奥氏体不锈钢焊缝超声检测工艺实践体会

1， 探头选取

探头首选TRL纵波双晶探头、纵波单晶探头；但在进行超声可检性试验的基础上，可以适当采用普通横波斜探头对焊缝部分区域进行扫查。但应注意横波奥氏体不锈钢晶界回波的辨识。某一材料的可检性试验内容应包括探头基本调校测试、部分参数复验，标准试块、对比试块、模拟试块（标准试块用来调校探头及仪器，对比试块用来定量制作DAC曲线，模拟试块用来验证检测工艺符合性），最深人工反射体信噪比（至少6dB）。如有条件的情况下，双晶探头实际焦点及可检测范围（6dB法，从焦点波幅降低6dB对应声程范围）应在专用奥氏体不锈钢测试试块测定。

根据前期检测经验，特提出下列TRL探头焦点选择参考

X型坡口焊缝超声检测第一组、第N组（最末一组）TRL探头焦点选取规则
板厚δ  mm	第一层TRL 70°爬波	第N组TRL 45°/37°	备注
δ≤50	F=20 检测范围 0--20;δ-20--δ	N=2 F=δ-10检测范围20--δ-20，	余高磨平，双面双侧
50<δ≤80	F=20 检测范围 0--20;δ-20--δ	N>2 F=δ-20检测范围30--δ-30	余高磨平，双面双侧
80<δ	F=20 检测范围 0--20;δ-20--δ	N>2 F=δ-30检测范围40--δ-40	余高磨平，双面双侧
V型坡口焊缝超声检测第一组、第N组（最末一组）TRL探头焦点选取规则
20<δ	F=20 检测范围0--20	N=2(δ=50);N>2(δ>50) F=δ-30检测范围40--δ-40	余高磨平，双面双侧

备注：对于X型坡口深度范围在20-50范围（不含距离内外表面20mm的区域），根据实际情况，也可采用纵波单晶斜探头、普通横波斜探头(欧标也有采用特殊偏振方向横波SV探头对焊缝进行检测的规范）进行双面双侧检测。对于任一厚度的奥氏体不锈钢焊缝，距离内外表面20mm深度范围晶粒情况相较焊缝中心区域更为粗大，因而粗晶产生的噪声较大，导致相应的超声检测信噪比不足，需要引起足够的重视。对于焊缝余高未磨平或不能增加双面双侧扫查的焊缝检测，最好增加TRL探头分区进行检测。探头检测频率1-2.5MHz；TRL探头检测估测范围（2/3F实测-2F实测），以实际测试为准。纵波单晶斜探头目前可检范围10-70（枫林晚检测图形）。晶片尺寸和探头前沿依据理论计算和实际检测试验合理选取，一般TRL 70°1.5M  F=20，晶片尺寸7.6*14；TRL 45°2M  F=30，晶片尺寸9*15；TRL 45°/37°1.0M  F=80，晶片尺寸16*29，晶片尺寸大致满足1：2；设置非对称坡口，可焊性和超声可检性提高，如果是非对称X坡口（1:2），从小坡口侧进行扫查定量较为可靠。

（网上文献推荐优化设计晶片尺寸13*22，笔者自行设计12*24,汕头15*10 荷兰探头参数未知）

2， 试块设计

焊缝对比试块采用声学性能相同、相同焊接工艺（坡口、WPS、焊材等）焊接，然后机加工而成。母材上一般设置10，20,30,40,50五个Φ2孔，（母材标称厚度50mm以下，δ=70，只需在母材上设置10，30，50三个位置孔）对于母材厚度δ大于50mm的，试块厚度至少为δ+10mm，可以考虑设置10mm，T/4，T/2 三个Φ2孔；对于焊缝中心一般设置T/4，T/2，3T/4（对称坡口可以少设置一个孔）；是否在热影响区设置人工反射体，由具体检测责任人员根据实际缺陷返修统计规律确定。

模拟试块应模拟生产当中实际缺陷或采用含自然缺陷试块。

校准试块参照CSK-1A或IIW试块制作，可以将校准试块与焊缝对比试块合并设计制作。另外双晶纵波直探头、斜探头校准工艺有必要进行规范，有许多坛友对这一块不是很熟悉。

3， 检测仪器

检测仪器尽量采用大功率高级数字机，能进一步调节探头阻抗匹配、脉冲宽度等参数（奥氏体不锈钢材料会导致探头回波频率往低频段移动，选择好阻抗、感抗后，设置合适的脉冲宽度可以使得回波信号更加优化--幅值、波形均有所提高）；最好采用负方波激发，可以进一步获得优质的回波信号。采用相控阵或TOFD设备向下兼容的超声模块，不失为一个较好的解决办法。当然单独配置的高级数字机，能实现检测目标。当采用宽带窄脉冲探头，配合大功率模拟机，也能实现检测，但对探头的要求较高。

4， 检测人员

检测人员需要有材料、焊接方面的知识，了解焊接工艺及焊接控制程序。最好有大量的某一奥氏体不锈钢材料的超声检测经验，这对于将检测经验移植到别的材料上，有一定优势。但是每一种材料都有自己独特的声学性能，不能盲目的进行经验、知识的迁移，需要检测人员熟练掌握材料可检性评价的内容，及现场检测缺陷判定的依据和规范。

5， 检测工艺的标准规范及适用的规程。

目前尚缺乏对标准规范的深度分析资料，对适用的规程需要由具体检测负责人进行编写，这成为企业较为薄弱的环节。追求检测准确性和工艺完善性要和实际情况结合起来考虑。任何检测工艺都没有十足的完备，都存在一定漏检和误判，不必责全求备。对于奥氏体不锈钢检测来说，任何对于检测的改善、学习、规范、尝试，都应该鼓励，而不是片面的用硬性的条框来限制实际检测技术探路式发展。可检性实验要灵活，必要时用其它检测手段进行补充检测。

PS：由于本人接触的奥氏体不锈钢材料有限，许多个人经验都是来自于N08810、304、316以及枫林晚坛友提供S309这些材料焊缝的超声检测实例，不免有所错漏。如有指正，欢迎交流！

本文是对上一篇文献的补充，仅仅起一个抛砖引玉的作用。本文只是从基础上对奥氏体不锈钢做了基本梳理工作，奥氏体不锈钢焊缝的超声检测研究，还有很多功课要做！希望坛友能将自己的心得体会与大家分享交流。

每一种材料都有独特的声学性能，一个人能接触到的毕竟有限。而标准往往是针对这一类材料提出，需要寻找这些材料共性的东西。