奥氏体不锈钢焊缝超声相控阵检测及POD定量分析

发布时间：2020-03-18 17:51

【摘要】：奥氏体不锈钢由于材料性能的优势,在很多特殊领域有着重要的应用,但其焊接部位质量的好坏会直接影响到工件设备运行的安全性和使用寿命。目前,超声相控阵检测技术因其具有良好的声束偏转和聚焦性能,从而较多地应用于对奥氏体不锈钢厚壁焊缝的检测,但在实际检测过程中由于检测参数设置条件多,检测过程复杂等原因,会对缺陷的检出率产生较大的影响,所以,本文针对奥氏体不锈钢厚壁焊缝中深10mm-50mm的缺陷开展了相关的检测实验研究,并对其缺陷的检出率进行了POD定量分析。本文的主要工作如下:(1)为比较在实际检测中可调整探头参数的聚焦效果,通过Matlab建立线阵探头的声场仿真模型,并利用声束在Y轴方向上的累加声强定量对比分析不同频率和不同阵元数对声束性能和聚焦效果的影响。(2)利用金相实验对比分析定制奥氏体焊缝试块中不同区域微观组织的区别;并通过相控阵检测对比实验来探究焊缝区对超声波传播规律的影响。结果表明:焊缝区晶粒粗大、结构复杂,各向异性明显;通过对比实验发现同一深度焊缝区的增益值比母材区的高10dB左右,且二者同一深度最大声能差为17.8dB,最小声能差为10.3dB,故焊缝区对超声的传播会造成严重的声能衰减。(3)利用超声相控阵探伤仪对比设置不同检测参数对不同缺陷的检测效果,并利用匹配追踪方法对焊缝区检测回波信号进行处理。结果表明:对焊缝区缺陷的检测,采用纵波、低频、多阵元等检测参数能获得较高的信噪比和分辨率,且处理后不仅能有效抑制噪声信号,提高信噪比,还能提取出被淹没在噪声信号中深50mm处的缺陷信号,增强缺陷的信息。(4)利用检出概率(Probability of detection,POD)这一指标来定量分析不同因素对缺陷检出率的影响,并利用基于信号响应数据的POD模型,从不同探头频率、不同阵元数、不同检测材料、不同缺陷尺寸等方面探究了不同因素对奥氏体不锈钢焊缝超声相控阵缺陷检出率的影响。结果表明:超声相控阵检测技术的缺陷检出率随阵元数的增加、缺陷尺寸的增大而提高,随探头频率和被检材料结构噪声的增大而降低。
【图文】：

使其在工业无损检测中的使用受到了一定进步，超声相控阵检测技术有了较大的发特点得到了工业无损检测领域的广泛关注领域中使用的超声相控阵检测系统一般由探头和被检测试件等构成，其相互关系如超声相控阵探伤仪相控阵探头 图 2.1 超声相控阵检测系统的组成声相控阵探伤仪是由 OLYMPUS 公司推出MX2 探伤仪，如图 2.2，该仪器采用模块以实现多种方式的扫描、不同深度的聚焦分析，并且可以进行实时成像和将图像保

图 2.3 本文使用的相控阵探头和楔块阵检测技术的特点检测技术是通过计算机来控制探头阵列中各个信号按照一定的延时法则来发射和接收[61]，从偏转的角度和声束聚焦的位置都可以通过改变规超声检测，它有如下特点：效，通过电子方法控制声束的偏转和聚集，可的覆盖，从而提高检测的速度。捷，同一相控阵探头能够检测不同管径，不同触到的检测面，它只要用一个小阵列探头，即测。升，，利用改变延时法则的方式可以有效的控制使检测的分辨率和信噪比等性能明显提升。置，利用文件的装载和校准就能配置参数，且
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG441.7

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本文编号：2588984