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日志

奥氏体不锈钢焊缝检测关键点及难点

热度 28已有 1073 次阅读2013-9-14 17:44

  奥氏体不锈钢检测的关键点在于探头和试块;难点在于奥氏体不锈钢焊缝检测的人员培训、规范。
国内标准应该参照ASME体系,在针对奥氏体不锈钢焊缝检测需要做演示实验或超声可检性评价!在超声可检性评价当中,应包括母材、焊缝处最大人工反射体信噪比、探头有效检测范围,试块与待检工件一致的焊接控制(坡口、焊艺等)、试块人工反射体设置(需要根据实际情况灵活布置,同时尽量满足待检工件板厚处灵敏度要求)等;

在进行可检性评价时,尽量采用普通横波检测作为对比,因为许多奥氏体不锈钢焊缝检测,普通横波斜探头也具有良好的信噪比,二次波也可使用(如304H,非TRL探头),但有坛友提及横波容易漏检未融合类缺陷,横波作为补充、参照还是不错的;304H TOFD检测效果也较好
关注奥氏体不锈钢母材及焊缝晶粒大小,并不是晶粒尺寸越大,超声横波或纵波信噪比越低。实际上,超声可检性当中,探头频率和材料晶粒尺寸之间的关系是比较复杂的。奥氏体不锈钢组织不均匀、成分偏析、晶间夹杂物分布等均对超声有一定影响,有时比晶粒的影响还要大。

  要想在探头有所突破,不仅需要检测人员对探头声场、性能有一定了解,而且需要对探头制作工艺、构造非常熟悉。最好熟悉到可以自己研制探头或能根据实际需要设定探头参数、优化制作工艺。TRL探头晶片,目前主流采用的是复合材料制作,其发射、接收性能均较佳。当时向探头制作厂家提出我们需要检测奥氏体不锈钢焊缝,对方就Pass掉国内晶片,推荐进口晶片。当然进口晶片价格较贵,占据探头生产费用的大头。虽然是进口晶片,若探头制作工艺控制不到位,仍然发挥不了进口晶片的效用。所以,探头制作工艺控制非常重要。为了进一步提高TRL探头信噪比,中国特检院的一位朋友建议采用不同材料的晶片,分别制作发射和接收晶片。当然这只是一种想法,未经过实验验证。但理论上铌酸锂具有非常好的发射性能,而锆钛酸铅具有良好的接收性能,若分别用来制作发射、接收晶片,有条件的朋友倒可以用实验证明一下。个人觉得常规相控阵斜探头对于粗晶材料焊缝检测并不具备优势,笔者在N08810材料上就亲自实验过一次,效果不理想。相控阵检测人员认为,相控阵探头没有TRL探头的隔声楔,可能导致信噪比不高。笔者认为原因可能不在于此。采用电子扫描或不同算法使得晶片干涉从而获得的纵、横波,毕竟不是实际意义上纵横波。相控阵探头可能需要模拟TRL探头的晶片阵列,通过实际干涉加强提高其聚焦性能,而不是单纯依靠不同算法的干涉行为。而相控阵信号处理,如果不能利用小波变换等进一步提高信号处理能力,那么TRL探头的龙头地位可能变得非常牢固。

TRL探头在奥氏体不锈钢焊缝检测当中,还有许多未解难题,贸然转向相控阵,可能会让研究者失望。对于奥氏体不锈钢当中某些材料(晶粒大于5级)而言,相控阵优势是明显的。但对于晶粒小于5级的“超级奥氏体不锈钢”焊缝的检测,希望大家的目光暂时放在TRL探头上。而TRL探头,国外做得有影响的,无疑是荷兰厂家。国内早期研究奥氏体不锈钢焊缝超声检测的,大多自己制作探头,其在理论上有着深厚的基础,但在制作工艺上却很难和国外比拼。希望国内探头制作厂家,能进一步提高制作工艺,生产出性能更为稳定的TRL探头,同时能够批量化生产。这是一块比较大的蛋糕,应该有我们的厂家占据市场的一席之地!

韩国国内同样有一批他们国产探头厂家,和荷兰TRL探头虽有差距,但毕竟有一定竞争!有竞争,价格才能降下来,这才是主要的。

如有错漏,尚请海涵!欢迎讨论、指正!

 

 


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发表评论 评论 (13 个评论)

回复 强天鹏 2013-9-14 20:24
使用TRL纵波探头检测不宜用横波信号观察评定,也不宜应用二次波检测,道理很简单:这两种情况都可能发生横波信号与纵波信号混淆,导致误判。
回复 强天鹏 2013-9-14 20:30
发射使用铌酸锂,接收使用锆钛酸铅是二十多年以前有人提出的设想,当时压电复合材料还没有发明。今天这样考虑已经没有必要,压电复合材料的的发射性能和接收性能非常好,波的品质也非常好,问题已经解决。
回复 luolang1314 2013-9-14 20:48
使用TRL探头的确如强总所言,不宜用横波信号观察评定,也不宜应用二次波检测;但是在类似304晶粒度在5级-7级的奥氏体不锈钢,采用普通斜探头--横波检测时,信噪比、分辨率较高,且二次波检测信号信噪比也较高,并没有TRL探头一次波后,带着一系列复杂变换波的弊端。我曾针对Rt拍出缺陷,采用普通横波斜探头、TRL探头进行复验,采集的波形均有较好的信噪比。且普通斜探头二次波信号比较清晰。
采用二次波进行检测,仅限于晶粒度处于5-7级的奥氏体不锈钢,且声衰减较小的材料检测,这些材料比铁素体碳钢晶粒要粗大一些,但是声学性能具有铁素体钢类似的规律。
纵波双晶斜探头由于独特的结构,只在声束焦点附近--菱形区域有很好的信噪比,超过这个区域,信号过于复杂,而二次波一般处于菱形区域之外,基本上很难分析。TRL探头即使在铁素体碳钢上,二次波也非常复杂,所以一般不采用。
Ps:由于检测人员很少能够得到待检工件的晶粒度大小等信息,故而晶粒度大到什么程度,普通超声就检不了,没有实验和文献报道;笔者查原材料质证书以及复验报告得到N08810晶粒度0-5级不等,对于焊缝,普通超声横波斜探头信噪比较低,TOFD、相控阵检不出目标缺陷;而对于304H、304803,质证书及复验报告5-7级,普通横波、TOFD信噪比均较好;另外,有文献指出,奥氏体不锈钢板材回波频谱分析,峰值频率在5MHz,意即板材采用5M直探头检测较好?很显然焊缝检测频率应适当降低。
回复 luolang1314 2013-9-14 21:02
对于晶粒粗大、声衰减较大的焊缝超声检测,普通横波斜探头一般很难检测到二次波。因为横波在该类材料衰减-散射较为严重,二次波衰减的差不多了。同时该类材料声束畸变影响,导致回波声压较低,也间接使得二次波不易呈现在视窗内。
回复 luolang1314 2013-9-14 21:25
在核电检测领域,已经有人追问,片面追求高信噪比是否值得的问题。因为,按照ASME标准,在一些材料的信噪比很难满足的,但对于缺陷识别不成问题的。因为小波变换等信号处理手段,就是针对信噪比不理想情况下,提高缺陷识别能力的。信噪比高,缺陷检出率也较高,但反过来却不一定正确。
回复 luolang1314 2013-9-14 21:29
强天鹏: 发射使用铌酸锂,接收使用锆钛酸铅是二十多年以前有人提出的设想,当时压电复合材料还没有发明。今天这样考虑已经没有必要,压电复合材料的的发射性能和接收性能 ...
强总,不知道有没有人做过这个实验,实验结果怎么样?复合材料的确能够解决这个问题。这也就是我们购置的TRL探头,能满足基本检测要求的原因所在。
回复 梁金昆 2013-9-15 06:58
能总结,敢于在网上发表文章,或提出问题,就好!我作为看客,感到就应该送朵鲜花!
我喜欢远东网,因为它是学术和技术净土,大家心平气和地讨论问题。我本人由于修养不够,往往出口伤人,谢谢坛友们,特别是1314先生的谅解!
回复 luolang1314 2013-9-15 07:31
梁金昆: 能总结,敢于在网上发表文章,或提出问题,就好!我作为看客,感到就应该送朵鲜花!
我喜欢远东网,因为它是学术和技术净土,大家心平气和地讨论问题。我本人由 ...
梁老,你言重了!我辈年轻,往往如初生牛犊,不知天高地厚;有时候不免因经验不足,理解不够,犯这样那样的错误。但理越辩越明,知道错在什么地方也是一种进步!
远东论坛能成为不同观点并存的舞台,这和组织者心态开阔、志向远大分不开!
回复 luolang1314 2013-9-17 06:41
枫林晚: 楼主似乎还忽略了一个单晶窄脉冲纵波斜探头,,这种探头的信噪比要比双晶纵波斜探头更好,适用范围比双晶更广,特别是大厚度的奥氏体不锈钢焊缝的检测,可能用双 ...
对于单晶窄脉冲纵波斜探头,本人接触较少,所以了解不多;采用TOFD检测用纵波斜探头(国产),信噪比不是很好。不知道单晶斜探头是否在其它材料上信噪比较高呢?有时候发现探头在某几种材料信噪比较高。
回复 luolang1314 2013-9-17 09:28
枫林晚: 奥氏体焊缝由于材质不同和焊接工艺参数的不同会造成超声检测的差异性很大,比如楼主所说的用横波探头检测304不锈钢有较高的分辨力,可能焊接工艺控制的比较好, ...
的确如你所言,在304H封头拼焊缝上普通横波信噪比较好,可能与焊接控制较好有关;在接管与封头斜插对接焊缝当中,普通横波信噪比明显不足。
TRL探头受焊接方式影响较普通横波要小很多。但有一些缺陷返不到。
回复 luolang1314 2013-9-17 18:43
在奥氏体不锈钢焊缝超声检测文献当中,得到一个结论,纵波声束和晶粒生长方向或取向之间的夹角成45度时,声衰减最小;焊接坡口不仅对于焊接工艺比较重要,对于超声检测也非常重要,一旦坡口选定,声束与晶粒的夹角也就大致确定了。希望大家在做奥氏体不锈钢焊缝检测的时候,重视焊接坡口信息。合适的焊接坡口不仅影响焊接缺陷,同时影响焊缝微观结构、晶粒大小、取向以及无损检测。
回复 luolang1314 2013-9-17 19:58
我们自己设计、外协制作的TRL探头检测范围也能满足10-50的检测需要。纵波单晶斜探头能检测的最大范围是多少?最大反射体信噪比是多少?
回复 luolang1314 2013-9-18 09:35
晶粒粗大(coarse   grain)
    钢材内部缺陷之一,表现为金属晶粒比正常生产条件下获得的标准规定的晶粒尺寸粗大。钢材由于生产不当,奥氏体或室温组织均能出现粗大晶粒,这种组织使强度、塑性和韧性降低。粗大的晶粒通过热处理可以细化。
    表示晶粒大小的方法是晶粒的平均体积、平均直径或单位体积内含有的晶粒数,但测定繁琐。为简化评定方法,采用晶粒大小标准图相比较的方法,确定晶粒大小的级别。钢的标准晶粒级别由大到小划分为-3到+12共16级,晶粒平均直径由-3级的1.000mm到12级的0.0055mm。1~4级为粗晶粒;5~8级为细晶粒,粗于1级的为晶粒粗大;细于8级的为超细晶粒。
   晶粒粗大的原因有:(1)金属凝固或加热到相变温度以上、或在奥氏体再结晶区变形时,再结晶后停留时间长、冷却速度慢使晶粒集聚长大;(2)粗大奥氏体晶粒固态相变后铁素体晶粒粗大。防止晶粒粗大的方法有:采用铝脱氧的本质细晶粒钢,控制加热温度和保温时间,加大道次变形量,降低终轧温度和控制冷却速度。

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