一种不锈钢、镍基钢焊缝超声纵横面分元检测法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢材焊缝检测工艺技术领域，尤其涉及一种用于压力容器、压力管道、结构件的不锈钢、镍基钢焊缝超声纵横面分元检测法，适用于农业、工业、国防、船舶、电力等使用不锈钢、镍基合金钢焊缝的行业和应用场合。
【背景技术】
[0002]不锈钢常按组织状态分为:马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体(双相)不锈钢及沉淀硬化不锈钢等，其中，不锈钢和镍基钢被广泛应用于耐高温、耐低温、耐腐蚀的材料中，这些材料使用工况比较恶劣，所以对材料的焊缝，为了保证其使用的安全性，往往采用无损检测方法测定其内部缺陷的存在情况，超声波检测作为无损检测的一种，也适用于对这些焊缝进行检测。
[0003]不锈钢和镍基钢的焊缝超声检测时，由于晶粒尺寸、排列及焊接材料属性的差异，导致了焊缝超声检测中金属组织的各向异性和声学性能的差异，这与均匀和各向同性的低合金钢焊缝截然不同，奥氏体焊缝金属和其他粗粒度等各向异性材料可以显著影响超声波的传播。此外，熔合线或柱状晶粒的界面会产生不规则的反射和波型转换，有时甚至不能穿透焊缝金属，导致此类焊缝的超声检测存在困难。
[0004]为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题:由于不锈钢和镍基钢焊缝容易产生条状气孔、未焊透、未熔合等危险性缺陷，在传统的脉冲反射式超声检测中，此类缺陷的定量和定型出现偏差，导致了此类缺陷的漏检和误检等问题的出现，针对上述出现的问题，而提供一种不锈钢、镍基钢焊缝超声纵横面分元检测法。
[0006]本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0007]—种不锈钢、镍基钢焊缝超声纵横面分元检测法，包括以下步骤:
[0008]步骤SI，在不锈钢镍基钢的母材中，建立一系列不同深度的超声检测互不干扰的标准反射体，并以此建立DAC曲线；
[0009]步骤S2，制作与现场焊接工艺相同且无明显缺陷存在的焊缝对比试板，并将焊接对比试板沿横向切成若干块单元试板，单元试板的两端面为与焊接工艺相同的超声检测纵截面；
[0010]步骤S3，在焊缝的中心线、熔合线上不同深度位置按照一定要求及设定的方向设置标准人工反射体；
[0011]步骤S4，将超声检测纵截面按照超声检测规程或设定精度要求设置成若干个截面面积元，并设定出中心线、熔合线上每一的标准人工反射体所在的截面面积元的编号及排列顺序；
[0012]步骤S5，按照步骤S4中设定的截面面积元的排列顺序的规则，对连续多元区无反射体存在区域上设置补充标准人工反射体，并设定出这些补充标准人工反射体所在的截面面积元的编号及排列顺序；
[0013]步骤S6，以步骤SI中建立的DAC曲线为基准，测试焊缝对比试板中预先设定的标准人工反射体，并记录标准人工反射体的反射差异；
[0014]步骤S7，计算标准人工反射体的反射差异的极值偏差和平均方差，并采用统计不确定度的方法评估在该种焊接工艺下焊缝超声检测的可行性；
[0015]步骤S8，确定标准人工反射体的基准灵敏度；
[0016]步骤S9，根据标准人工反射体的反射差异，估算超声波束在该种焊接工艺下焊缝中的传播路径及波速变化情况；
[0017]步骤S10，对现场的焊缝进行检测时，根据步骤S9得到的信息，对现场发现的缺陷反射波，按照分元数据进行比对分析，判断焊缝缺陷的真实存在情况。
[0018]在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S4中，所述将超声检测纵截面按照超声检测规程或技术协议设定精度要求设置成若干个截面面积元，是指将超声检测纵截面上的焊缝及热影响区截面分成若干个正方形的截面面积元，根据设定精度要求选择每一截面面积元的步长，以水平位置坐标为m，深度位置坐标为η，每个截面面积元的编号为Cm, n;
[0019]水平位置坐标m值的设定为以探头扫查近端的焊缝及热影响区边界至探头入射点的距离为Xo，以反射体实际水平距离为Xm，水平位置坐标Hi=(Xm-Xo)/步长，m值取整数位；
[0020]深度位置坐标η值的设定为以探头扫查的焊缝表面为Ho，以反射体实际深度为HN，深度位置坐标n = ( Hn-Ho ) /步长，η值取整数位。
[0021]在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S6中，所述测试焊缝对比试板中预先设定的标准人工反射体，是指对焊缝对比试板中预定设定的标准人工反射体进行波幅偏差测定、水平偏差测定、深度偏差测定以及声程偏差测定。
[0022]在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S8中，所述确定标准人工反射体的基准灵敏度，是指首先利用步骤SI中的建立的DAC曲线，测试焊缝对比试板中的预先设定的标准人工反射体的波幅，其次将上述对比试板焊缝中人工标准反射体最低回波调整至母材中建立的DAC曲线波幅高度，以此确定为焊缝标准人工反射体的基准灵敏度。
[0023]由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于:
[0024]1、不锈钢、镍基钢焊缝进行手工接触式纵波双晶斜探头反射式超声检测，克服横波在此类焊缝中衰减严重、杂波影响的情况；
[0025]2、制作反射特性相同的截面，并在这些截面上按照预定的技术要求，设定标准人工反射体，用以分析超声检测声束在界面上的反射特性及传播路径(用于定量和定位)；
[0026]3、将母材中建立的标准反射体DAC曲线和对比焊缝中的标准反射体反射回波进行对比分析，分析此种焊接工艺条件下焊缝的超声检测的可行性。另外，将对比焊缝中的反射最低回波调整至母材中的DAC曲线高度(确定基准灵敏度)，从而解决纵波双晶斜探头在此类焊缝检测中衰减测定的问题，并在提高灵敏度至最低回波后减少定量漏检的问题；
[0027]4、将反射特性相同的截面划分成面积大小的小单元“元”，通过测定不同“元”中标准反射体的反射特性，对连续多元无反射体的“元”所在区域，在深度、水平或声束传播方向上利用插入法进行模拟求得相关参数；
[0028]5、在基准灵敏度确定后，按照检测工艺标准、规程的要求，提升灵敏度，使母材中建立的DAC曲线达到检测灵敏度的要求，并按照相关的验收标准进行检测验收。
【附图说明】
[0029]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是本发明在母线中建立DAC曲线的示意图。
[0031]图2是本发明的焊缝对比试板的结构示意图。
[0032]图2&?211是本发明的焊缝对比试板的41^2、81、82、(:1工2、01、02截面的剖视图。
[0033]图3是本发明设置的标准人工反射体在同一截面合成效果示意图。
[0034]图4是本发明设置的标准人工反射体在矩阵中合成效果示意图。
[0035]图5是本发明的母材厚度T为18mm的标准人工反射体在矩阵中合成效果示意图。
[0036]图6a是本发明的标准人工反射体的反射示意图。
[0037]图6b是本发明的焊缝标准人工反射体的基准灵敏度的调整示意图。
【具体实施方式】
[0038]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0039]本发明的一种不锈钢、镍基钢焊缝超声纵横面分元检测法，包括以下步骤:
[0040]步骤SI，参见图1，在不锈钢镍基钢的母材中，建立一系列不同深度的超声检测互不干扰的标准反射体(可选长横孔Φ 3*40mm)，并以此建立DAC曲线，应当注意的是，双晶斜探头探测标准反射体时峰值波降不大于6dB;
[0041]步骤S2，参见图2，制作与现场焊接工艺相同的焊缝对比试板，一般焊缝制作有效长度大于600mm，焊缝对比试板经射线检测应无明显的缺陷存在，并经过超声检测，无明显的缺陷反射波存在;然后将600mm长的焊缝对比试板沿长度方向切成4块150mm长的单元试板，4块单元试板的两端面形成与焊接工艺相同的8个超声检测纵截面，当然，可按照不同的检测要求，增加多个超声检测纵截面，如图2所示表明正反方向；
[0042]步骤S3，参见图3，在焊缝的中心线、熔合线上不同深度位置按照一定要求及设定的方向设置标准人工反射体，标准人工反射体为Φ 3*40mm的长横孔；
[0043]步骤S4，如图4所示，将超声检测纵截面按照超声检测规程或设定精度要求设置成若干个正方形的截面面积元，并按照实际情况设定出中心线、熔合线上每一标准人工反射体所在的截面面积元的编号及排列顺序；
[0044]这里所述的截面面积元是为检查不同工艺情况下的焊缝及熔合线超声反射特征所引入的一个区域概念。每一个截面面积元就是超声检测区域截面上长宽固定的的一个反射区域，这些截面面积元分布在热影响区、焊缝熔合线、焊缝中心等不同部位。
[0045]参见图5，图5示出了厚度为18mm的双相不锈钢，其中标准人工反射体选择Φ3 X40mm的长横孔，根据设定精度要求选择截面面积元的步长，本实施例中，截面面积元选择为3*3mm。步骤S4的具体的实现方法如下:
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