奥氏体异种钢小径管焊缝超声爬波检测

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1、维普资讯http://www.cqvip.com20广西电力2008年第1期，jA09验经流交一V，l奥氏体异种钢小径管焊缝超声爬波检测WeldInspectionofAusteniticHeter0gene0usSteelSmallDiameterPipewithUltrasonicCreepWaves蔡红生，王朝华CAIHong—shengWANGZhao-hua(河南电力试验研究院，郑州河南450052)摘要：为了探讨爬波用于奥氏体异种钢焊缝检测的效果，文章简述了爬坡产生的原理及奥氏体异种钢焊接接头失效的特征，对爬波检测奥

2、氏体异种钢焊缝的方法进行了试验研究。试验结果证明爬坡检测的方法可以满足在役奥氏体异种钢焊缝检测的要求，对于危害性缺陷具有很高的灵敏度。可用于奥氏体异种钢焊缝的检测。关键词：超声爬波；奥氏体异种钢；小径管焊缝；焊缝检测中图分类号：FG441．7文献标识码：13文章编号：1671—8380{2008)01—0020—03O引言探头所激发的声场具有多波型的特征，在产生爬波的同时还产生了33。左右的横波和头波。图1中的从20世纪60年代至今，随着火力发电机组装主纵波是爬波的主声束，其角度为75。左右；横波从机容量的不断增加，电站锅炉蒸汽

3、压力由超高压(14探头入射点处以33。左右的折射角向前传播；头波MPa)、亚临界发展为今天的超临界、超超临界(34是表面下的纵波向前传播过程中不断辐射出的横MPa)；温度从540℃一直提高到610~C。随着机组波，也就是说，头波的入射点是不固定的。参数的提高，电站锅炉使用的钢材等级也由碳素钢一＼厂到珠光体、贝氏体、马氏体耐热钢直至奥氏体不锈6钢，受热面的工作温度不同，相应使用的耐热钢也不同，这样既满足了使用要求，又降低了造价，但是同时带来异种钢焊缝的问题。近年来针对异种钢焊接接头的检测，国内学者武英利提出了超声波纵波斜33"11

4、入射的检测方法

5、1；秦长荣提出了超声波横波检测的方法l2；莫乾凯提出了采用金属磁记忆的快速扫波一一羹查确定应力集中区域的方法l3；本文讨论采用超声爬波对异种钢焊接接头进行检测的方法。图1爬波声场示意图l爬波原理爬波的产生是利用超声波传播到两种异质界面2奥氏体异种钢焊接接头失效的特征处发生的波形转变。根据超声波的传播特性，当超奥氏体异种钢焊缝在高温下运行，容易出现再声波从一种介质倾斜入射到另一种介质界面时，除热裂纹和蠕变裂纹。再热裂纹是指在焊后热处理过反射外，透射波还会发生折射现象，同时伴随着波形程中产生的裂纹(SR裂纹)，它产生

6、在焊接热影响区转变。当探头楔块中的纵波入射角等于第一临界角的过热粗晶部位，具有晶间开裂的特征。再热裂纹时，在工件中产生爬波，即表面下纵波。与焊接区域较高水平应力密切相关，没有应力的作由图1所示的爬波探头声场示意图可知：爬波用，往往形不成再热裂纹。低合金钢侧的热影响区收稿日期：2007—08—13：修回日期：2007—11—26维普资讯http://www.cqvip.com2008年第1期产西电力21存在粗大贝氏体组织，在应力的作用下产生晶界微声波的频率与波长成反比，当采用过低的频率时，虽裂纹，沿熔合线扩展，导致接头发生失效。然

7、取得了较好远场效果，但同时增加了波长，而在超奥氏体异种钢焊缝在高温条件(500-600"C)下声探伤中，缺陷的检出能力是在缺陷的尺寸大于1／2x波长时，否则声波只有绕射无反射，所以综合考工作一段时间后，在多种因素的共同作用下易产生蠕变裂纹。统计资料表明，当电站锅炉运行约3×虑把频率定为2MHz。、104～105h后开始出现异种钢焊接接头爆破。蠕变3．2探头结构选择裂纹产生的原因归结为：根据异种钢焊接接头管径和壁厚的要求，探头①奥氏体异种钢接头长期运行后组织出现明显采用双晶片并列式结构，这种探头的优点是外形尺的老化现象，碳化物析出

8、，碳化物结构变化，o相出寸小，能很好地贴近焊缝，在小直径管道上耦合效果现，降低了晶界的塑性和韧性，还降低了耐腐蚀性，良好。另外采用一发一收的结构，可以有效地减小导致氧化缺口在低合金钢侧熔合线表面产生，进一盲区，同时抑制表面不必要的干扰性回波。步产生裂纹起源点，沿着低合金钢侧熔合线产生裂3．3探头晶片、楔块的选择纹，并沿着熔合线扩展。选取晶片尺寸为6n"lm×7n"lm，晶片材料采用②奥氏体异种钢接头长期运行后，在熔合线两美国EBL公司的复合压电材料，这种晶片的特点是侧出现了明显的碳迁移，导致焊缝硬度发生了变化，发射和接收的灵敏度

9、高，厚度机电耦合系数K值见图2，焊缝两侧的熔合区硬度均远高于其它部位很大，而径向机电耦合系数K。值很小。从示波器上的硬度，低合金钢一侧的热影响区硬度更高。可知该种晶片制作的探头波形杂波少、脉冲宽度窄、③异种钢焊接接头中的热应力和系统应力叠加能量高。楔块材料同样选