不锈钢堆焊层测厚方法

随着我国机械工业的飞速发展,在各种大型设备(如核电、加氢反应器、大型化工设备等)生产制造过程中,采用奥氏体不锈钢和镍基合金堆焊而形成耐腐蚀层的产品越来越多。由于基材厚度的增大和产品几何形状的多样化,很难用卡尺、千分尺等测量工具准确测得堆焊层的厚度。在没有相应标准和具体方法的前提下,如何检测堆焊层的厚度已经是无损检测工作者的当务之急。笔者基于巴基斯坦30万kW核电蒸汽发生器的测厚经验,总结了两种实际测厚方法,以供同行借鉴和参考。1界面波测厚法1.1原理两种不同的钢材焊接后,由于材质声阻抗的不同,在其结合面上存在一定量的反射回波,其遵循反射率r=(Z2-Z1)/(Z1+Z2)。界面波测厚法是利用界面反射回波在堆焊层中的传播时间来确定堆焊层厚度的方法。1.2仪器、探头和试块的选择1.2.1仪器可使用超声波数字探伤仪或模拟探伤仪。探头选择性能优异(阻尼块对余振杂波吸收好、晶片发射声波能量大)、指向性好(声束轴线不得偏离中心)的单、双晶直探头。依据探头声束指向角公式θ=70λ/D(λ为超声波波长,D为晶片直径)可得,频率高、波长短则指向性好;晶片尺寸大则指向性好,界面波回波也大。但频率高,波长短,声能衰减大,近场区增大...     

铅合金构件超声检测技术研究

针对40mm厚的铅合金构件质量检测,设计了不同深度的平底孔试块:Φ1mm、Φ2mm和Φ4mm。在分析和试验的基础上,优选了超声换能器参数,采用不同的超声波检测方法对缺陷检测能力进行验证,结果表明:铅合金构件的超声波检测频率不宜高于5MHz,在现有技术下,可以明显检出构件内部Φ2mm平底孔当量的缺陷,且超声相控阵技术缺陷的检出率高于常规超声检测方法,但也只能检出30mm深度范围内的Φ1mm平底孔缺陷。     

电站厚壁部件焊缝内壁缺陷TOFD检测

为了优化厚壁部件内壁缺陷的超声波检测条件,对衍射时差法超声波(TOFD)的声波传播特性进行了理论分析;试验研究了TOFD探头的楔块角度、频率对检测结果的影响;提出了合理的检测条件:对于厚度为160 mm碳钢试块,小角度及低频率有利于厚壁部件内壁缺陷的检测。研究结果表明:5 MHz频率,20°楔块,声束聚焦深度为内壁处,可以检测到厚度160 mm部件的内壁缺陷最小临界尺寸为2 mm高度。     

第十二专题 超声检测可靠性

检测可靠性是指缺陷的检测结果与缺陷实际位置、性质、尺寸之间相符合的程度,或是它们之间差异的百分比。就目前几种常规无损检测方法来说,是难以达到的。因此,现阶段所谓的无损检测可靠性问题,仅指某一具体无损检测方法,在特定的检测灵敏度(或特定操作标准和验收标准)下,对具体工件检测时,能不漏检大于某一尺寸缺陷的百分比,这就是说,无损检测的可靠性问题即变成检出率和误判率的问题。 一般是从方法、设备及人为因素等方面探讨检测的可靠性。本文重点是研讨目前常规超声探伤方法的可靠性问题。 目前常规超声探伤所采用的原理是脉冲回波法,其判伤的标准是建立在当量值比较法的基础上。即以标准试块或对比试块上的人工缺陷处的回波峰值和回波时间(声程)作为基准,与实际缺陷处的回波峰值和回波时间进行比较,根据超声传播特性,用公式计算出缺陷的当量尺寸,再根据探伤标准确定判废与否。     

离心铸造复合轧辊超声波探伤缺陷判定与质量改进措施

利用超声波探伤技术能够检测出离心铸造复合材料轧辊工作层与芯层冶金结合质量好坏，确定芯部有否缩松。阐述轧辊结合层超声探伤常见的典型回波形式和它们的形成原因，以及回波形式与结合层质量的关系。根据轧辊轴芯超声波穿透检查的不同结果，对轴芯区的质量分别作出技术判定，并介绍改进质量的相应措施。     

复合材料层压板的超声相控阵检测

为满足复合材料层压板在厚度方向不存在加工余量及其缺陷特征的需求,设计了具有不同大小和埋深的人工缺陷的复合材料层压板试块,利用超声相控阵检测法对该试块进行100%扫查。C扫图像显示所有人工缺陷均能被检测出来,且位于第一与第二层碳布之间3mm的最小缺陷清晰可辨。经实际应用表明,超声相控阵检测法可用于复合材料层压板的无损检测。     

济宁模具厂成功研制350mm厚TOFD焊缝缺陷模拟试块

2011年7月底济宁模具厂受核电设备制造企业的委托，研制加工长1000mm、宽600mm、厚350mmTOFD焊缝缺陷模拟试块。在有关专家的指导下，经过100多天的奋战，最终圆满完成，验收合格。该试块制作引用标准为JB／T4730．10—2010《承压设备无损检测第10部分：衍射时差法超声波检测》，母材应符合标准试块的制作要求；试块焊缝焊接要求采用V型坡口，焊缝宽度80mm，焊缝形式采用手工焊；试块内部要求埋藏近40处模拟缺陷，     

金属焊缝超声波横波探伤缺陷回波信号的分析

超声波无损检测技术是目前国内外应用最广泛、使用频率最高且发展较快的一种无损检测技术.其原理是利用超声波在工件中传播时遇到声阻抗不同的2种介质分界面时会发生反射的特性来探测工件中的缺陷.但不同的缺陷其回波信号的形状特点各有不同,本文针对金属焊缝超声波横波探伤所发现的常见缺陷的回波信号特点进行分析,与同行交流.     

粉末冶金轴承复合面的超声检测

通过工件底波并结合多次界面反射回波的分析，利用对比试块作出缺陷当量－底波波幅曲线，对粉末冶金铜基合金层及复合面进行定量检测。     

钢结构焊缝超声波探伤缺陷当量孔径的计算

通过理论分析和测试对比,确定钢结构熔透对接焊缝中横孔状焊接缺陷当量孔径适用的对比反射体为：RB,CSK—IC系列试块上φ3mm长横孔及CSK—ⅢA试块上的φ1mm短横孔。试验测出RB,CSK-IC系列,CSK—ⅢA试块与测试用试件表面能耗损失为4dB,将RB,CSK—ⅠC系列试块不同深度φ3mm长横孔和CSK—ⅡA试块上的φ1mm短横孔反射回波幅值分别下调4dB制作DAC（距离-波幅）曲线。经超声波横孔理论回波声压分析,推导出钢结构熔透焊缝中类似于长横孔、短横孔状缺陷当量孔径的计算公式。对于竖孔状缺陷,制作不同孔径、不同厚度钢板的竖通孔反射体,建立波幅-孔径曲线及回归函数,中厚板用一、二次波探伤,薄板用三次波探伤,插入法计算当量孔径,并对这种缺陷当量计算方法进行了验证。     

超声底波成像方法研究

针对超声缺陷波成像检测的盲区问题,研究了利用超声底部回波信号进行成像的方法。采用缺陷波幅值成像、缺陷波深度成像和底波幅值成像三种成像方式对ZGS对比试块上的9个不同深度的2 mm平底孔进行了检测。对比试验表明,超声底波成像方法可用较低的系统增益检测出缺陷,也能检测出用缺陷波幅值成像方法时近表面盲区部位的缺陷,是缺陷信号幅值成像方法的有效补充。     

NUMERICAL SIMULATION OF ULTRASONIC NONDESTRUCTIVE TESTING FOR WELDS

A computer simulation technique for ultrasonic propagation is utilized for the simulation of ultrasonic nondestructive testing (NDT).In this paper,one goal of the simulation is to compute ultrasonic field radiated by arbitrary transducers into pieces under examination.The other simulates a testing experiment.The simulation approach is based on the model for the computation of the ultrasonic field in isotropic media radiated from actual NDT transducers.After the field is known, remaining to be modeled is the interaction between this field and the scatters (defect) and the echo structure. The model of beam-defect interaction is based on the Kirchhoff‘s diffraction approximations theory applied to elastodynamics.We assumed that the incident wave fronts on the defect are plane in the case of a focused immersed transducer and material is isotropic and homogeneous.The simulating results demonstrate that the model in ultrasonic NDT of welds is practical in further research and useful in optimizing testing configurations.     

表面粗糙度引起的超声波厚度测量误差的修正方法

根据对未经平整的粗糙锈蚀表面分别进行超声波厚度测量和机械测量的比较试验，发现超声波测量的平均误差为0．6～2．2mm。为解决该问题，建议使用一种表面回波持续时间的误差修正法，并选用合适的2．25MHz宽带换能器进行测量。该方法也适用于喷漆的表面检查。     

超声辅助激光连接金属与塑料试验分析

采用响应曲面设计方法RSM (Response Surface Methodology)对超声辅助激光焊接钛和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的参数进行优化,主要研究了激光功率、超声振幅和间歇性超声作用时间对接头强度,气泡缺陷及焊接过渡层厚度的影响. 并利用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了超声波作用时间和振幅对连接界面有益化学键形成的影响. 结果表明,激光功率、超声振幅和超声作用时间对焊接强度的影响规律是相同的,即在达到最大值之后,随着参数值的增加而减小. 当激光功率为60 W时,超声波作用时间或超声波振幅的增大都会促进Ti-C键的生成,使焊接过渡层厚度增加. 试验还表明,当激光功率小于65 W时,辅助超声波的引入可以引起气泡流动,有效减小气泡缺陷.     

超声检测声场计算模型的建立与仿真软件的开发

基于瑞利积分和Pencil法,建立了声场半解析法计算模型;基于基尔霍夫近似,GTD和波恩近似理论,建立了超声场与缺陷相互作用的半解析法计算模型。以半解析法计算模型为核心,开发了超声检测计算分析系统UT-CAS。该系统可实现超声检测发射声场和缺陷回波声场的快速计算,可应用于探伤工艺设计、声场和缺陷信号辅助分析以及无损检测人员培训等。     

Evaluation of defects in aluminum piston castings by using ultrasonics and computer tomography

Pistons used in automobile engines are made of aluminum alloy; and endurance of high pressure and high temperature is required. Recently, high strength pistons are needed to cope with the increase of pressure and temperature in the engine cylinder. A high strength piston is possible when the piston casting has little or no casting defects, such as micro-pores and cracks. Generally the defects can be evaluated by non-destructive testing (NDT), and the most efficient ways for evaluation are using ultrasonics and computer tomography. In the present study, two NDT methods were compared and evaluated to investigate the defects in the aluminum piston castings. Artificial defects were machined by using very small drill bits with diameters 1, 0.5, 0.3, 0.2 and 0.1 mm. The defects were investigated by using an ultrasonic tester and a computer tomography system. Defects smaller than 0.3 mm may not be found by using the ultrasonic test, but the defects may be found by using the computer tomography system. The investigation conditions for detecting small defects and the scanning time for in-line defect analysis are discussed in the present study.     

基于激光超声的固体火箭发动机热防护层厚度测量方法

固体火箭发动机热防护层厚度的均匀性会影响发动机的工作性能,为了测量热防护层的厚度,设计了一种基于激光超声的热防护层厚度检测方案。通过分析热防护层激光超声测厚的特点,利用小波变换对采集的回波信号进行了降噪处理,采用小波变换模极大值法对两界面的位置特征信息进行了有效提取,实现了对热防护层厚度的非接触测量。试验结果表明,该方法的测量相对误差小于6.4%。     

小波分析在超声测厚信号特征提取中的应用

采用超声波对旋压固体火箭发动机的绝热层厚度进行检测时,检测信号中的纹理噪声影响了界面回波的确定,进而影响绝热层厚度的准确测量。通过分析绝热层超声测厚信号特点和噪声来源,提出了利用小波变换对检测信号进行处理的方法。仿真结果表明,运用小波分析得到的厚度特征有很大的改善,通过试件厚度的计算,验证了测量的有效性和准确性。