小口径奥氏体不锈钢管对接焊缝的超声检测技术研究

发布时间：2017-09-27 10:15

  本文关键词：小口径奥氏体不锈钢管对接焊缝的超声检测技术研究

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【摘要】：小口径奥氏体不锈钢管广泛应用于石油化工、核电等行业,其焊缝组织不均匀、薄壁、大曲率的特点使得超声检测成为一项技术性难题,因此研究一种小口径奥氏体不锈钢管对接焊缝的超声检测技术,来提高缺陷检测能力显得十分必要。为了改善奥氏体不锈钢焊缝的超声检测效果,提高灵敏度和信噪比,在理论分析的基础上,提出了一种新的检测方法——采用临界纵波对小口径奥氏体不锈钢管对接焊缝进行检测。首先,制备了奥氏体钢和碳钢的不同焊接方法的三种管子试样,通过金相分析和超声检测研究了奥氏体焊缝显微组织对超声检测的影响。为了验证这一检测方法的可行性,研制开发了窄脉冲双晶临界纵波探头,并对该探头进行了频谱特性测试,综合测试了探头的声学性能。设计制作了符合本课题检测需求的校准试块、对比试块和缺陷模拟试样。利用研制的临界纵波探头在校准试块上的测试,详细研究了探头的性能和声场特性。测试了临界纵波探头在对比试块上对各种人工缺陷的检测效果,并进一步对缺陷模拟试样进行检测,通过与射线检测的结果进行对比,分析了临界纵波探头的检测效果。试验结果表明,奥氏体焊缝的粗晶特性对超声检测有一定的影响,利用研制的双晶临界纵波探头能够减小粗晶的影响,可以实现对小口径奥氏体不锈钢管对接焊缝的检测,提高了检测的准确性和检出率,且提高了检测灵敏度和信噪比。
【关键词】：超声检测 奥氏体不锈钢 对接焊缝 小口径
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG441.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 奥氏体不锈钢焊缝的焊接缺陷及危害11-13
• 1.2.1 对接焊缝中缺陷的形成11
• 1.2.2 对接焊缝焊接缺陷形态分析11-13
• 1.2.3 对接焊缝缺陷危害性分析13
• 1.3 奥氏体不锈钢焊缝的超声无损检测13-15
• 1.4 奥氏体不锈钢焊缝超声检测的研究现状15-17
• 1.4.1 专用探头的研制16-17
• 1.4.2 信号处理技术的应用17
• 1.4.3 超声检测的计算机模拟17
• 1.5 当前研究中存在的问题17-18
• 1.6 课题研究的主要内容18-19
• 第2章 钢管对接焊缝的超声波检测原理19-26
• 2.1 超声波检测的物理基础19-22
• 2.1.1 超声波的产生19-20
• 2.1.2 超声波声场20-21
• 2.1.3 超声波反射、折射定律21-22
• 2.2 钢管对接焊缝的超声检测方法22-23
• 2.3 奥氏体不锈钢管对接焊缝的超声检测方法23-25
• 2.4 本章小节25-26
• 第3章 奥氏体不锈钢焊缝的超声波传播特性研究26-37
• 3.1 奥氏体焊缝粗晶成因26-27
• 3.2 奥氏体焊缝对超声波传播的影响27-29
• 3.2.1 声速各向异性27
• 3.2.2 超声波束偏向27-28
• 3.2.3 超声波传播路径解析28-29
• 3.3 奥氏体焊缝中的超声波衰减29-32
• 3.3.1 声能衰减的原因29-30
• 3.3.2 奥氏体焊缝中超声波衰减规律30-32
• 3.4 奥氏体焊缝显微组织对超声检测影响的实验研究32-36
• 3.4.1 试样制备与试验研究方法32-33
• 3.4.2 组织状态金相分析33-34
• 3.4.3 超声检测影响分析34-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 双晶临界纵波探头的研制37-50
• 4.1 临界纵波探头探伤的理论依据37-39
• 4.1.1 各向异性材料中的线弹性波37
• 4.1.2 临界折射纵波的产生37-38
• 4.1.3 临界折射纵波的特性38-39
• 4.2 双晶临界纵波探头的设计39-47
• 4.2.1 双晶探头的声场参数39-40
• 4.2.2 双晶临界纵波探头的几何参数40-43
• 4.2.3 窄脉冲的获得43-44
• 4.2.4 双晶临界纵波探头的要素选择44-47
• 4.3 双晶临界纵波探头频谱特性测试47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 试块及试样的设计制作50-55
• 5.1 校准试块的设计与制作50-51
• 5.2 对比试块的设计与制作51-53
• 5.2.1 对比试块设计51-52
• 5.2.2 对比试块制作52-53
• 5.3 缺陷模拟试样的设计与制作53-54
• 5.3.1 模拟试样设计53-54
• 5.3.2 模拟试样制作54
• 5.4 本章小结54-55
• 第6章 奥氏体焊缝超声检测技术的实验研究55-72
• 6.1 实验用器材55-57
• 6.1.1 实验用超声波探伤仪55-56
• 6.1.2 实验用超声波探伤试块56
• 6.1.3 实验用超声波探头56-57
• 6.2 专用探头基本性能测试57-65
• 6.2.1 探头前沿L_0的测量57
• 6.2.2 探头主纵波K值的测量57-58
• 6.2.3 探头横波K值的测量58-60
• 6.2.4 探头中主纵波声束交汇区大小60-62
• 6.2.5 探头中主纵波声束与横波声束能量的比较62-63
• 6.2.6 探头中爬波分量的测试63-65
• 6.3 对比试块的测试与结果分析65-68
• 6.3.1 对比试块人工缺陷的测试65-68
• 6.3.2 人工缺陷的测试结果分析68
• 6.4 缺陷模拟试样的测试与结果分析68-71
• 6.4.1 缺陷模拟试样的测试68-71
• 6.4.2 自然缺陷的测试结果分析71
• 6.5 本章小结71-72
• 第7章 总结和展望72-74
• 7.1 工作总结72-73
• 7.2 工作展望73-74
• 参考文献74-77
• 致谢77

【参考文献】

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本文编号：929104