核电复合钢主管道焊缝建模及超声全聚焦成像检测研究

发布时间：2020-12-31 07:33

　　田湾核电站3#机组为俄罗斯AES-91改进型,主管道材质为低合金钢基体和奥氏体不锈钢堆焊层组成的复合钢。主管道焊缝检测标准《ПНАЭГ-7-010-89》规定,利用常规超声和射线进行检测,但奥氏体不锈钢堆焊层焊缝晶粒粗大、取向复杂,容易引起声波的偏折与散射;且射线检测需要额外防护,不能实现壁厚方向定量。上述情况给缺陷识别带来很大困难。为解决上述问题,本文在焊缝组织结构金相观察分析和声学参量测量基础之上,建立了复合钢主管道焊缝仿真模型。利用该模型研究了声波在基体/界面/堆焊层组成的复合结构焊缝中传播机理;为进一步实现复合钢主管道焊缝中φ2 mm侧钻孔缺陷有效检出及识别,开展了基于不同数据采集方式的超声全聚焦成像及图像增强处理研究,仿真模拟和实验结果具有较好的一致性。主要研究内容如下:（1）针对焊缝试样进行金相分析和声学参量测量,结果表明,主管道基体焊缝为晶粒均匀细小的等轴晶结构,而奥氏体不锈钢堆焊层焊缝晶粒粗大、取向复杂,具有明显的弹性各向异性。根据建模原理,对焊缝晶粒进行取向分区和弹性常数赋值,建立主管道焊缝检测仿真模型;结合时域有限差分法进行数值计算,仿真模拟与实验结果的声速差为42... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 核电站复合钢主管道焊缝
        1.2.1 复合钢主管道焊缝焊接特点
        1.2.2 复合钢主管道焊缝超声检测特点
    1.3 主管道焊缝检测研究现状
        1.3.1 焊缝超声仿真建模研究现状
        1.3.2 超声全聚焦成像及增强处理研究现状
    1.4 本文研究内容
2 超声波传播及相控阵超声检测原理
    2.1 超声波在介质中的传播
    2.2 相控阵基本原理及数据采集方式
        2.2.1 相控阵偏转、聚焦
        2.2.2 相控阵数据采集方式
    2.3 全聚焦成像原理及图像评价参数
        2.3.1 全聚焦原理
        2.3.2 图像分辨率和信噪比
    2.4 小结
3 主管道焊缝超声仿真建模
    3.1 焊缝试样分析
    3.2 焊缝检测模型建立
        3.2.1 焊缝仿真建模原理
        3.2.2 焊缝检测模型建立
    3.3 模型验证
        3.3.1 A扫信号
        3.3.2 B扫查图像
    3.4 小结
4 主管道焊缝全聚焦成像
    4.1 全矩阵数据采集-全聚焦成像（FMC-TFM）
        4.1.1 仿真模拟FMC-TFM
        4.1.2 实验FMC-TFM
    4.2 半矩阵数据采集-全聚焦成像（HMC-TFM）
        4.2.1 仿真模拟HMC-TFM
        4.2.2 实验HMC-TFM
    4.3 稀疏矩阵数据采集-全聚焦成像（SMC-TFM）
        4.3.1 仿真模拟SMC-TFM
        4.3.2 实验SMC-TFM
    4.4 结果分析
    4.5 小结
5 主管道焊缝全聚焦图像增强处理
    5.1 相位相干加权成像算法原理
    5.2 仿真模拟全聚焦图像增强处理
    5.3 实验全聚焦图像增强效果验证
    5.4 小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]核电站主管道焊接技术的分类及应用[J]. 刘昕迪.  科技视界. 2016(27)
[2]基于EBSD技术构建弹性各向异性粗晶材料超声仿真模型的研究[J]. 陈尧,罗忠兵,张东辉,周全,刘丽丽,杨会敏,林莉.  机械工程学报. 2016(18)
[3]基于相位相干成像的TOFD检测缺陷图像增强处理研究[J]. 康达,陈尧,金士杰,张东辉,郭彦辉,林莉.  压力容器. 2016(06)
[4]厚壁粗晶铸造奥氏体不锈钢相位相干成像模拟[J]. 陈尧,罗忠兵,金士杰,张东辉,郭彦辉,房云龙,杨会敏,林莉.  无损探伤. 2016(03)
[5]核电“十三五”规划思路渐明 31个厂址完成可行性初审[J]. 王璐.  能源研究与利用. 2015(06)
[6]基于超声仿真建模的奥氏体不锈钢焊缝结构噪声和散射衰减研究[J]. 张侃,陈尧,康达,金士杰,刘丽丽,房云龙,张树潇,林莉.  无损探伤. 2015(05)
[7]厚壁+堆焊层类压力容器定期检验中超声波检测工艺[J]. 郑斌,柴军辉,黄辉,郁杭龙,王斌,周丽芳.  石油和化工设备. 2015(06)
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[10]基于脉冲压缩技术的相邻缺陷识别方法研究[J]. 焦敬品,马婷,刘德宇,吴斌,何存富.  仪器仪表学报. 2014(07)

硕士论文
[1]AP1000主管道奥氏体不锈钢焊缝超声检测建模仿真研究[D]. 张侃.大连理工大学 2016
[2]不锈钢堆焊层结构超声TOFD检测参数优化实验研究[D]. 崔哲.大连理工大学 2015
[3]车轮缺陷相控阵超声全聚焦成像技术研究[D]. 周祥.西南交通大学 2015
[4]CRH动车轮对超声相控阵全矩阵成像技术研究[D]. 彭华.西南交通大学 2014
[5]奥氏体不锈钢深厚焊缝缺陷超声相控阵检测技术[D]. 肖琨.中国计量学院 2014
[6]CCASS母材结构建模与超声检测数值模拟研究[D]. 耿璞.大连理工大学 2013
[7]CCASS焊缝建模及超声检测数值模拟研究[D]. 赵岁花.大连理工大学 2011



本文编号：2949234