奥氏体异种钢薄壁小径管焊缝裂纹超声相控阵检测

《奥氏体异种钢薄壁小径管焊缝裂纹超声相控阵检测》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第39卷第8期焊接学报Vol.39(8):119−1222018年8月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONAugust2018奥氏体异种钢薄壁小径管焊缝裂纹超声相控阵检测江野1，王东1，秦小阳2，刘文生1，贾少威1(1.中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中分公司，郑州450000；2.大唐三门峡发电有限责任公司，三门峡472100)摘要：将超声相控技术用于奥氏体异种钢薄壁小径管对焊接焊缝的裂纹检测，采用专用超声相控阵换能器和楔块，通过仿真模拟确定检测工艺参数，并制作对比试样进行试验研究.结果表明，该技术可以有效检测出焊缝熔合

2、线处长5mm，宽0.2mm，深1mm的内、外壁的人工缺陷，并且对于焊缝表面裂纹深度可以进行准确的定量分析.关键词：奥氏体异种钢；超声相控阵；薄壁小径管；焊缝裂纹中图分类号：TG441.7文献标识码：Adoi：10.12073/j.hjxb.20183902130序　　言后，锅炉受热面中奥氏体异种钢焊缝在多种因素的共同作用下开始产生蠕变裂纹，裂纹一般产生于低现代超(超)临界大型电站锅炉的高温过热器和合金钢侧熔合线处，内、外壁均可能出现裂纹[5].再热器中，在高温高压段采用奥氏体不锈钢，而在其在役奥氏体异种钢焊缝常用检测方法为渗透它部位采用铁素体钢进行经济的优化组合，这样既

3、与常规超声.其中渗透只能检测表面开口缺陷，具满足了使用要求，又降低了成本，但同时带来了奥氏有一定局限性；常规超声检测方法在实际应用中，体异种钢焊缝的问题.国内外实践表明，电站锅炉由于受热面管径小壁厚薄，以及奥氏体材料的声学奥氏体异种钢焊缝存在早期失效，其中焊缝裂纹引各向异性，再加上其焊缝由两种不同成分、不同晶起的失效占相当大的比例，并且锅炉参数越高运行体结构的金属互相掺合，其低合金侧熔合线附近出时间越长失效概率越大.近年来，随着使用的奥氏现了化学成分、金相组织、力学性能和物理性能的体异种钢接头越来越多，已经使用的许多奥氏体异不均匀性，使检测灵敏度大大降低，增大了缺陷检种

4、钢焊缝也接近或超过了异种钢接头早期失效时出难度.间[1]，针对异种钢焊缝，国内近年来相继提出了超声波纵波斜入射检测的方法[2]、超声波横波检测的方2超声相控阵检测工艺法[3]、超声爬波对异种钢焊接接头进行检测的方法[4]等.但是由于奥氏体钢的声学特性，常规超声波检超声相控阵是采用一个探头多个晶片的有序测方法检测灵敏度低，而且缺陷反射波不易识别，排列，利用计算机技术按预先规定的延迟时间激发对检测人员的素质要求比较高，因此急需一种高效各个晶片，所有晶片发射的超声波形成一个整体波直观的检测方法.文中选取某超临界电站锅炉受热面阵面，能有效地控制发射超声束(波阵面)的形状和中壁厚

5、最薄的奥氏体异种钢焊缝(材质TP347H/T91，方向，能实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦.规格φ51mm×4mm)，研究超声相控阵检测技术在2.1    超声相控阵换能器奥氏体异种钢薄壁小径管焊缝裂纹检测中的应用.综合考虑电站锅炉受热面受热面管子管径小曲率大、且排列紧密、实际扫查空间较小的特点，试1奥氏体异种钢焊缝失效及检测验选择自聚焦换能器7.5S16-0.5×10-D10，部分参数详见表1.采用弧形晶片，具有周向自聚焦功能，统计资料表明，当电站锅炉运行约4~5万小时能有效改善声场形状，如图1所示.2.2    楔块收稿日期：2017−06−30试验定制了SD10-

6、N60S-IH-AOD60.33楔块，120焊接学报第39卷表 1   换能器参数Table 1    Transducer parameters参数中心频率f/MHz阵元数目n阵元间距φ/mm阵元间隙δ/mm阵元宽度w/mm换能器长度l/mm宽度d/mm高度h/mm设计值7.5±0.1160.50.1102225103试验方法3.1    对比试样(a)线阵L换能器以某超临界机组末级再热器规格为φ51mm×4mm材质为TP347H/T91时的异种钢对接焊缝为试样，加工制作了4个对比试样，每个对比试样制(b)自聚焦S换能器作有3个不同深度的人工缺陷，如表2所示.图 1 

7、   换能器在小径管中的声场形状表 2   对比试样Fig. 1    Sound field shape of transducer in small diameterTable 2    Contrast sampletube缺陷尺寸(mm)试样缺陷缺陷长×宽×高缺陷位置编号数量(个)编号长×宽×深入射角度为39°，整体尺寸设计为长度L=18mm，宽度W=22mm，高度H=12mm,制作材料选择聚苯15×0.2×1T91侧外表面熔乙烯，楔块内纵波声速为2337m/s,楔块前段设有1号325×0.2×2合线处消声槽，镶嵌阻抗橡胶，可以有