不銹鋼堆焊層結(jié)構(gòu)超聲TOFD檢測(cè)參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、奧氏體不銹鋼堆焊層結(jié)構(gòu)以其優(yōu)良的耐熱、耐蝕、耐磨等性能在核電、化工等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，由于其內(nèi)部容易產(chǎn)生裂紋等缺陷，因此需要使用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。超聲衍射時(shí)差法（Time of Flight Diffraction，TOFD）基于惠更斯原理，通過(guò)計(jì)算超聲波在缺陷上下尖端發(fā)生衍射時(shí)聲波傳播時(shí)間差來(lái)對(duì)缺陷進(jìn)行檢測(cè)，此方法定量精度高，對(duì)線型和面積型缺陷較敏感，檢測(cè)與缺陷取向無(wú)關(guān)。針對(duì)奧氏體不銹鋼堆焊層結(jié)構(gòu)超聲TOFD檢測(cè)過(guò)程中衰減系數(shù)

2、較大、信噪比較低等特點(diǎn)，提出通過(guò)參數(shù)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)對(duì)堆焊層結(jié)構(gòu)缺陷的準(zhǔn)確定位及定量。研究對(duì)象為帶有奧氏體不銹鋼堆焊層的合金鋼試塊。其中，合金鋼母材厚度范圍55.0mm～60.0mm;堆焊層材料厚度范圍10.0mm～15.0mm。主要采用實(shí)驗(yàn)方法，圍繞探頭頻率、晶片尺寸、探頭角度和探頭中心間距等參數(shù)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)首先對(duì)堆焊層試樣進(jìn)行金相分析，并測(cè)量其聲速、衰減系數(shù)等參數(shù)。結(jié)果表明，奧氏體不銹鋼堆焊層組織晶粒尺

3、寸范圍為幾十至幾百微米。平均衰減系數(shù)0.17dB/mm～0.22dB/mm，平均聲速5804m/s～5906m/s。
　　(2)探頭頻率主要影響檢測(cè)分辨率，增大探頭頻率，發(fā)射脈沖寬度變窄，檢測(cè)分辨率提高，但衰減增大。探頭角度主要影響表面盲區(qū)，增大探頭角度，聲束覆蓋范圍增大，上表面盲區(qū)減小，但由于探頭角度過(guò)大時(shí)，衍射波幅值較低，因此為減小上表面盲區(qū)，選擇70°楔塊較合適。晶片尺寸主要影響聲束擴(kuò)散角，初次掃查時(shí)，為獲得較大的聲束覆蓋范

4、圍，應(yīng)選擇較小晶片尺寸。探頭中心間距主要影響聲束分辨力，增大探頭中心間距，聲束覆蓋范圍增大，聲束分辨力降低。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)使用頻率為2.25MHz～5MHz，角度為45°～60°，晶片尺寸為3mm～10mm的探頭，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)堆焊層與母材界面和堆焊層內(nèi)橫通孔缺陷進(jìn)行有效檢測(cè)。
　　(3)在檢測(cè)參數(shù)優(yōu)化基礎(chǔ)上，使用直接定量、頻譜分析、-6dB等方法，分別對(duì)母材中深度3.0mm表面開(kāi)口槽缺陷;母材中深度10.0mm、20.0mm