S30408奧氏體不銹鋼板對(duì)接焊縫相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、S30408奧氏體不銹鋼作為一種具有優(yōu)秀的耐腐蝕性、良好力學(xué)性能的材料，在核電、石油化工和醫(yī)療器材制造等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。由于其在焊接過(guò)程中易產(chǎn)生熱裂紋，為了預(yù)防潛在的危險(xiǎn)、提高使用安全性，對(duì)其進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)非常必要。超聲檢測(cè)因其安全可靠、便于操作而使用廣泛。由于奧氏體不銹鋼在焊接過(guò)程中不發(fā)生相變，在焊接過(guò)程中，由于熱循環(huán)的作用，焊縫內(nèi)部會(huì)形成粗大的柱狀晶組織，導(dǎo)致焊縫呈現(xiàn)出不均勻性和彈性各向異性。在對(duì)焊縫進(jìn)行超聲檢測(cè)時(shí)，會(huì)使聲束發(fā)生嚴(yán)

2、重的散射現(xiàn)象，對(duì)檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性影響很大。相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)通過(guò)對(duì)超聲陣列換能器中各陣元進(jìn)行相位控制，從而獲得靈活的合成波束。它具有能進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚焦、可進(jìn)行成像檢測(cè)、可檢測(cè)復(fù)雜形狀物體、能提高檢測(cè)靈敏度、分辨力和信噪比等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。
　　本文設(shè)計(jì)、加工了厚度為10mm、20mm、30mm和40mm的S30408奧氏體不銹鋼板對(duì)接焊縫模擬試塊，焊接方法為手工電弧焊打底、埋弧自動(dòng)焊蓋面。在試塊底部熱影響區(qū)位置加工長(zhǎng)度分別為5.0mm、

3、10.0mm和15.0mm，高度1.5mm的U型和V型開(kāi)口槽。本課題采取理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，并借助模擬仿真方法開(kāi)展相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)研究，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）對(duì)試塊基體及焊縫分別進(jìn)行金相分析，借助于面積法對(duì)晶粒尺寸進(jìn)行計(jì)算，確定基體、焊縫及熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)度和寬度。對(duì)試塊進(jìn)行聲學(xué)特性測(cè)試，分析不同位置超聲時(shí)域波形、頻譜主頻偏移、聲速及衰減系數(shù)變化規(guī)律。研究表明，4種厚度試塊的基體區(qū)衰減系數(shù)均小于焊縫區(qū)，且聲速較為均

4、勻，聲速波動(dòng)不超過(guò)1.13％。利用 CIVA仿真軟件，通過(guò)相控陣超聲檢測(cè)聲場(chǎng)模擬，確定聚焦深度；通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，優(yōu)化相控陣超聲探頭孔徑。
　?。?）選用主頻5MHz、陣元數(shù)為32、帶楔塊的相控陣超聲探頭，在焊縫左右側(cè)沿焊縫方向進(jìn)行A掃查、B掃查及扇形掃查。通過(guò)S掃查圖像中開(kāi)口槽上、下尖端深度確定缺陷高度，采用-6dB法確定開(kāi)口槽長(zhǎng)度。縱波檢測(cè)結(jié)果顯示：開(kāi)口槽高度超聲定量結(jié)果與實(shí)際尺寸相差范圍為0-0.3mm，長(zhǎng)度5mm、10mm和1