一種不銹鋼、鎳基鋼焊縫超聲縱橫面分元檢測法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋼材焊縫檢測工藝技術領域，尤其涉及一種用于壓力容器、壓力管道、結構件的不銹鋼、鎳基鋼焊縫超聲縱橫面分元檢測法，適用于農業、工業、國防、船舶、電力等使用不銹鋼、鎳基合金鋼焊縫的行業和應用場合。
【背景技術】
[0002]不銹鋼常按組織狀態分為:馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體(雙相)不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等，其中，不銹鋼和鎳基鋼被廣泛應用于耐高溫、耐低溫、耐腐蝕的材料中，這些材料使用工況比較惡劣，所以對材料的焊縫，為了保證其使用的安全性，往往采用無損檢測方法測定其內部缺陷的存在情況，超聲波檢測作為無損檢測的一種，也適用于對這些焊縫進行檢測。
[0003]不銹鋼和鎳基鋼的焊縫超聲檢測時，由于晶粒尺寸、排列及焊接材料屬性的差異，導致了焊縫超聲檢測中金屬組織的各向異性和聲學性能的差異，這與均勻和各向同性的低合金鋼焊縫截然不同，奧氏體焊縫金屬和其他粗粒度等各向異性材料可以顯著影響超聲波的傳播。此外，熔合線或柱狀晶粒的界面會產生不規則的反射和波型轉換，有時甚至不能穿透焊縫金屬，導致此類焊縫的超聲檢測存在困難。
[0004]為此，申請人進行了有益的探索和嘗試，找到了解決上述問題的辦法，下面將要介紹的技術方案便是在這種背景下產生的。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題:由于不銹鋼和鎳基鋼焊縫容易產生條狀氣孔、未焊透、未熔合等危險性缺陷，在傳統的脈沖反射式超聲檢測中，此類缺陷的定量和定型出現偏差，導致了此類缺陷的漏檢和誤檢等問題的出現，針對上述出現的問題，而提供一種不銹鋼、鎳基鋼焊縫超聲縱橫面分元檢測法。
[0006]本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現:
[0007]—種不銹鋼、鎳基鋼焊縫超聲縱橫面分元檢測法，包括以下步驟:
[0008]步驟SI，在不銹鋼鎳基鋼的母材中，建立一系列不同深度的超聲檢測互不干擾的標準反射體，并以此建立DAC曲線；
[0009]步驟S2，制作與現場焊接工藝相同且無明顯缺陷存在的焊縫對比試板，并將焊接對比試板沿橫向切成若干塊單元試板，單元試板的兩端面為與焊接工藝相同的超聲檢測縱截面；
[0010]步驟S3，在焊縫的中心線、熔合線上不同深度位置按照一定要求及設定的方向設置標準人工反射體；
[0011]步驟S4，將超聲檢測縱截面按照超聲檢測規程或設定精度要求設置成若干個截面面積元，并設定出中心線、熔合線上每一的標準人工反射體所在的截面面積元的編號及排列順序；
[0012]步驟S5，按照步驟S4中設定的截面面積元的排列順序的規則，對連續多元區無反射體存在區域上設置補充標準人工反射體，并設定出這些補充標準人工反射體所在的截面面積元的編號及排列順序；
[0013]步驟S6，以步驟SI中建立的DAC曲線為基準，測試焊縫對比試板中預先設定的標準人工反射體，并記錄標準人工反射體的反射差異；
[0014]步驟S7，計算標準人工反射體的反射差異的極值偏差和平均方差，并采用統計不確定度的方法評估在該種焊接工藝下焊縫超聲檢測的可行性；
[0015]步驟S8，確定標準人工反射體的基準靈敏度；
[0016]步驟S9，根據標準人工反射體的反射差異，估算超聲波束在該種焊接工藝下焊縫中的傳播路徑及波速變化情況；
[0017]步驟S10，對現場的焊縫進行檢測時，根據步驟S9得到的信息，對現場發現的缺陷反射波，按照分元數據進行比對分析，判斷焊縫缺陷的真實存在情況。
[0018]在本發明的一個優選實施例中，在所述步驟S4中，所述將超聲檢測縱截面按照超聲檢測規程或技術協議設定精度要求設置成若干個截面面積元，是指將超聲檢測縱截面上的焊縫及熱影響區截面分成若干個正方形的截面面積元，根據設定精度要求選擇每一截面面積元的步長，以水平位置坐標為m，深度位置坐標為η，每個截面面積元的編號為Cm, n;
[0019]水平位置坐標m值的設定為以探頭掃查近端的焊縫及熱影響區邊界至探頭入射點的距離為Xo，以反射體實際水平距離為Xm，水平位置坐標Hi=(Xm-Xo)/步長，m值取整數位；
[0020]深度位置坐標η值的設定為以探頭掃查的焊縫表面為Ho，以反射體實際深度為HN，深度位置坐標n = ( Hn-Ho ) /步長，η值取整數位。
[0021]在本發明的一個優選實施例中，在所述步驟S6中，所述測試焊縫對比試板中預先設定的標準人工反射體，是指對焊縫對比試板中預定設定的標準人工反射體進行波幅偏差測定、水平偏差測定、深度偏差測定以及聲程偏差測定。
[0022]在本發明的一個優選實施例中，在所述步驟S8中，所述確定標準人工反射體的基準靈敏度，是指首先利用步驟SI中的建立的DAC曲線，測試焊縫對比試板中的預先設定的標準人工反射體的波幅，其次將上述對比試板焊縫中人工標準反射體最低回波調整至母材中建立的DAC曲線波幅高度，以此確定為焊縫標準人工反射體的基準靈敏度。
[0023]由于采用了如上的技術方案，本發明的有益效果在于:
[0024]1、不銹鋼、鎳基鋼焊縫進行手工接觸式縱波雙晶斜探頭反射式超聲檢測，克服橫波在此類焊縫中衰減嚴重、雜波影響的情況；
[0025]2、制作反射特性相同的截面，并在這些截面上按照預定的技術要求，設定標準人工反射體，用以分析超聲檢測聲束在界面上的反射特性及傳播路徑(用于定量和定位)；
[0026]3、將母材中建立的標準反射體DAC曲線和對比焊縫中的標準反射體反射回波進行對比分析，分析此種焊接工藝條件下焊縫的超聲檢測的可行性。另外，將對比焊縫中的反射最低回波調整至母材中的DAC曲線高度(確定基準靈敏度)，從而解決縱波雙晶斜探頭在此類焊縫檢測中衰減測定的問題，并在提高靈敏度至最低回波后減少定量漏檢的問題；
[0027]4、將反射特性相同的截面劃分成面積大小的小單元“元”，通過測定不同“元”中標準反射體的反射特性，對連續多元無反射體的“元”所在區域，在深度、水平或聲束傳播方向上利用插入法進行模擬求得相關參數；
[0028]5、在基準靈敏度確定后，按照檢測工藝標準、規程的要求，提升靈敏度，使母材中建立的DAC曲線達到檢測靈敏度的要求，并按照相關的驗收標準進行檢測驗收。
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1是本發明在母線中建立DAC曲線的示意圖。
[0031]圖2是本發明的焊縫對比試板的結構示意圖。
[0032]圖2&?211是本發明的焊縫對比試板的41^2、81、82、(:1工2、01、02截面的剖視圖。
[0033]圖3是本發明設置的標準人工反射體在同一截面合成效果示意圖。
[0034]圖4是本發明設置的標準人工反射體在矩陣中合成效果示意圖。
[0035]圖5是本發明的母材厚度T為18mm的標準人工反射體在矩陣中合成效果示意圖。
[0036]圖6a是本發明的標準人工反射體的反射示意圖。
[0037]圖6b是本發明的焊縫標準人工反射體的基準靈敏度的調整示意圖。
【具體實施方式】
[0038]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0039]本發明的一種不銹鋼、鎳基鋼焊縫超聲縱橫面分元檢測法，包括以下步驟:
[0040]步驟SI，參見圖1，在不銹鋼鎳基鋼的母材中，建立一系列不同深度的超聲檢測互不干擾的標準反射體(可選長橫孔Φ 3*40mm)，并以此建立DAC曲線，應當注意的是，雙晶斜探頭探測標準反射體時峰值波降不大于6dB;
[0041]步驟S2，參見圖2，制作與現場焊接工藝相同的焊縫對比試板，一般焊縫制作有效長度大于600mm，焊縫對比試板經射線檢測應無明顯的缺陷存在，并經過超聲檢測，無明顯的缺陷反射波存在;然后將600mm長的焊縫對比試板沿長度方向切成4塊150mm長的單元試板，4塊單元試板的兩端面形成與焊接工藝相同的8個超聲檢測縱截面，當然，可按照不同的檢測要求，增加多個超聲檢測縱截面，如圖2所示表明正反方向；
[0042]步驟S3，參見圖3，在焊縫的中心線、熔合線上不同深度位置按照一定要求及設定的方向設置標準人工反射體，標準人工反射體為Φ 3*40mm的長橫孔；
[0043]步驟S4，如圖4所示，將超聲檢測縱截面按照超聲檢測規程或設定精度要求設置成若干個正方形的截面面積元，并按照實際情況設定出中心線、熔合線上每一標準人工反射體所在的截面面積元的編號及排列順序；
[0044]這里所述的截面面積元是為檢查不同工藝情況下的焊縫及熔合線超聲反射特征所引入的一個區域概念。每一個截面面積元就是超聲檢測區域截面上長寬固定的的一個反射區域，這些截面面積元分布在熱影響區、焊縫熔合線、焊縫中心等不同部位。
[0045]參見圖5，圖5示出了厚度為18mm的雙相不銹鋼，其中標準人工反射體選擇Φ3 X40mm的長橫孔，根據設定精度要求選擇截面面積元的步長，本實施例中，截面面積元選擇為3*3mm。步驟S4的具體的實現方法如下:
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