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  奧氏體不銹鋼管焊縫質(zhì)量的好壞直接影響到承壓類特種設(shè)備（鍋爐、壓力容器、壓力管道）的安全性。從研究來看，奧氏體不銹鋼管焊縫由于存在各向異性粗大組織及結(jié)構(gòu)，小口徑奧氏體不銹鋼管焊縫的組織不均勻、薄壁、大曲率等特點，成為小口徑奧氏體不銹鋼管焊縫檢測的難點。

  浙江宏盛特鋼有限公司在總結(jié)前人理論研究并結(jié)合小口徑奧氏體不銹鋼管焊縫特點的基礎(chǔ)上，提出采用臨界折射縱波對焊縫進(jìn)行檢測的探索，采用理論研究與實驗相結(jié)合的方法驗證了臨界折射縱波檢測方法的可行性，并通過各類試塊的測試，分析了該方法的特點和優(yōu)缺點。

    本課題的主要工作歸納如下：

    (1)介紹了當(dāng)前奧氏體不銹鋼管焊縫缺陷的檢測方法，其中應(yīng)用最廣泛的方法為超聲檢測法，綜述了與本課題相關(guān)的研究工作。

    (2)研究了奧氏體不銹鋼管焊縫中超聲波的傳播特性，對奧氏體焊縫中的超聲衰減規(guī)律進(jìn)行了分析。

    (3)制備了奧氏體鋼和碳鋼的不同焊接方法的三種管子試樣，通過金相分析和超聲檢測研究了奧氏體焊縫顯微組織對超聲檢測的影響。

    (4)在理論分析的基礎(chǔ)上，提出利用臨界折射縱波對奧氏體不銹鋼管焊縫進(jìn)行檢測。根據(jù)所檢對象的特點，選擇合理的探頭設(shè)計要素，設(shè)計制作了窄脈沖雙晶臨界縱波探頭，并研究了探頭的頻譜特性。

    (5)參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計制作了符合本課題檢測需求的校準(zhǔn)試塊、對比試塊和缺陷模擬試樣。

    (6)對臨界縱波探頭進(jìn)行了性能測試，主要包括：前沿、主縱波、橫波，聲場。

    (7)利用雙晶臨界縱波探頭在對比試塊和缺陷模擬試樣上進(jìn)行檢測實驗，分析了對比試塊上人工刻槽缺陷的檢測效果。結(jié)合模擬試樣的射線檢測對比，分析了模擬試樣上自然缺陷的檢測效果。

    本課題取得的研究成果歸納如下：

    (1)研究了小口徑奧氏體不銹鋼管焊縫顯微組織對超聲檢測的影響。薄壁奧氏體鋼在兩種焊接方法下，金相顯微組織較為近似，不同反射體的超聲反射回波幅值差別不大；對于同種焊接方法的奧氏體不銹鋼和碳鋼試樣，奧氏體鋼顯微組織較為粗大，對超聲波的影響比碳鋼明顯。通過與其他常規(guī)探頭的檢測效果相比，臨界縱波探頭在檢測薄壁奧氏體焊縫上有明顯的優(yōu)勢。

    (2)在分析奧氏體不銹鋼管焊縫超聲傳播特性的基礎(chǔ)上，研制了窄脈沖雙晶臨界縱波探頭，對探頭的主要性能參數(shù)進(jìn)行了測試和評價。通過測試，在對比試塊上獲得了主縱波和橫波的K值變化曲線和深度一增益（能量）曲線。結(jié)果表明探頭發(fā)射聲場為復(fù)合波聲場，臨界縱波在淺深度范圍占主要作用，聲束能量較強，可針對不同位置的缺陷進(jìn)行探傷，淺深度范圍內(nèi)的主縱波，有利于小徑管奧氏體不銹鋼管焊縫的檢測，為探頭在模擬試樣上的檢測提供了依據(jù)。

    (3)提出了小口徑奧氏體不銹鋼管對接焊縫超聲檢測的工藝和方案。按照一定的步驟，采用臨晃縱波探頭檢測對比試塊人工缺陷，全部缺陷均可檢出。在焊縫兩側(cè)檢測焊縫根部刻槽和表面中心刻槽時，所需增益值差異不大，且信噪比相當(dāng)；而在兩側(cè)檢測熔合線刻槽時，差異較大，在實際檢測時可考慮這種情況對缺陷位置判斷的影響。

    (4)通過對模擬試樣進(jìn)行超聲檢測和射線檢測驗證，表明臨界縱波探頭聲束可以覆蓋焊縫壁厚，檢測缺陷的信噪比較好，增強了靈敏度，提高了檢出率和準(zhǔn)確性。

    本文對小口徑奧氏體不銹鋼管對接焊縫的超聲檢測做了一定的研究，取得了一定的研究成果，但在研究過程中也發(fā)現(xiàn)以下幾個方面仍然需要做進(jìn)一步的研究：探頭的理論發(fā)射聲場與焊縫中的聲波傳播有差異，窄脈沖雙晶臨界縱波探頭的設(shè)計還需作進(jìn)一步地優(yōu)化，增強聲場的聚焦性，探頭圓弧曲率和弦長對薄壁管超聲檢測的影響也可作進(jìn)一步研究。對試塊的檢測過程發(fā)現(xiàn)，臨界縱波探頭探傷有較高的準(zhǔn)確率，但在缺陷的定位和定量的精確度方面還有有待于進(jìn)一步提高。