奥氏体焊缝超声探伤用窄脉冲探头技术研究

论文摘要

奥氏体钢焊缝的粗大组织对超声波具有强烈的衰减作用,导致探伤信噪比低,无法测定缺陷的大小;粗大组织也会引起声波的强烈散射,结构噪声显著;焊缝的各向异性导致波束弯曲,使得缺陷的定位误差增大,由于奥氏体钢焊缝超声检测存在上述难点,研究一种奥氏体主管道焊缝专用的超声波检测技术,来满足检验要求,提高主管道缺陷的检测能力十分必要。本论文在分析国内外专用探头研究与开发的基础上,重点展开窄脉冲探头的研制,希望为奥氏体钢焊缝超声检测工作提供有益的帮助。主要进行了以下工作:通过探头背衬的匹配与电路的匹配完成窄脉冲纵波斜探头研制,锥角聚焦探头的试验研究,以及在奥氏体焊缝模拟人工缺陷试块上进行了验证性的超声波探伤。试验结果表明,研制高阻抗的背衬和电路匹配,最终可获得较理想的窄脉冲纵波斜探头。甘油透镜优于铝透镜,锥角β=6°时,甘油透镜达到最佳聚焦效果。通过奥氏体钢焊缝模拟人工缺陷试块的超声检测,窄脉冲探头和聚焦探头的探伤回波信噪比明显优于普通横波探头,降低了奥氏体焊缝超声波探伤的噪声干扰。研制的窄脉冲纵波探头与国产同类探头相比指标基本相当或略优于后者,有很好的工程应用价值。研究的聚焦探头在性能指标上存在一些不足,但也能够满足探伤要求,存在进一步开发的前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 无损检测技术简介
• 1.2 超声波探伤技术的国内外概况
• 1.2.1 超声波探伤技术的优点
• 1.2.2 超声波探伤技术的发展及现状
• 1.3 奥氏体钢焊缝超声波探伤的国内外概况
• 1.3.1 奥氏体钢及其焊缝组织结构特征
• 1.3.2 超声波在奥氏体钢焊缝组织中传播的特点
• 1.3.3 奥氏体钢焊缝超声波探伤的难点
• 1.3.4 奥氏体钢焊缝超声波探伤方法概况
• 第二章 窄脉冲纵波斜探头研制
• 2.1 窄脉冲纵波斜探头探伤的理论基础
• 2.2 窄脉冲斜探头的结构设计
• 2.3 压电晶片的选择
• 2.4 背衬研制
• 2.4.1 背衬在探头中的作用
• 2.4.2 对背衬的技术要求
• 2.4.3 背衬的研制工艺
• 2.4.4 试验数据及分析
• 2.4.5 制作中存在的问题与解决的方案
• 2.4.6 小结
• 2.5 匹配电路
• 2.5.1 匹配电路的基本原理
• 2.5.2 匹配电路测试方法
• 2.5.3 测试仪器及设备
• 2.5.4 测试数据及分析
• 2.6 透声楔块的设计
• 2.6.1 透声楔块材料的选择
• 2.6.2 透声楔块外形尺寸设计
• 2.7 本章小结
• 第三章 窄脉冲纵波斜探头的性能测试及对比
• 0的测定'>3.1 窄脉冲纵波斜探头前沿长度L₀的测定
• 3.2 窄脉冲纵波斜探头折射角的测定
• 3.3 窄脉冲纵波斜探头脉冲参数的测定
• 3.4 研制的窄脉冲探头与国内外同类探头比较
• 3.4.1 研制的窄脉冲探头与国内同类探头比较
• 3.4.2 研制的窄脉冲探头与国外同类探头比较
• 3.5 研制探头与普通商用探头在奥氏体焊缝探伤中效果比较
• 3.6 窄脉冲探头研制中存在的问题
• 3.7 本章小结
• 第四章 奥氏体焊缝模拟缺陷试块探伤
• 4.1 设计模拟缺陷试块
• 4.2 模拟缺陷试块的制作
• 4.3 模拟试块探伤前的准备
• 4.3.1 探测面和焊缝表面的修整
• 4.3.2 探伤参数的设置
• 4.4 模拟缺陷试块的探伤结果
• 4.4.1 窄脉冲探头与普通探头探伤奥氏体焊缝模拟缺陷的信噪比对比
• 4.4.2 不同角度的窄脉冲探头探测奥氏体焊缝中各种缺陷效果的比较
• 4.5 本章小结
• 第五章 聚焦探头的试验性研究
• 5.1 聚焦探头的结构及聚焦原理
• 5.2 声透镜材料的选择与声透镜结构设计
• 5.3 两种声透镜的实验结果对比与优选
• 5.4 采用聚焦探头探伤奥氏体焊缝的初步试验
• 5.5 本章小结
• 论文结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及考取的证书
• 致谢