本文關鍵詞：不銹鋼堆焊層結構超聲TOFD檢測參數優(yōu)化實驗研究

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【摘要】：奧氏體不銹鋼堆焊層結構以其優(yōu)良的耐熱、耐蝕、耐磨等性能在核電、化工等行業(yè)得到廣泛應用,由于其內部容易產生裂紋等缺陷,因此需要使用無損檢測技術對其進行評價。超聲衍射時差法(Time of Flight Diffraction, TOFD)基于惠更斯原理,通過計算超聲波在缺陷上下尖端發(fā)生衍射時聲波傳播時間差來對缺陷進行檢測,此方法定量精度高,對線型和面積型缺陷較敏感,檢測與缺陷取向無關。針對奧氏體不銹鋼堆焊層結構超聲TOFD檢測過程中衰減系數較大、信噪比較低等特點,提出通過參數優(yōu)化實現對堆焊層結構缺陷的準確定位及定量。研究對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。主要采用實驗方法,圍繞探頭頻率、晶片尺寸、探頭角度和探頭中心間距等參數開展實驗研究,主要研究內容如下：(1)首先對堆焊層試樣進行金相分析,并測量其聲速、衰減系數等參數。結果表明,奧氏體不銹鋼堆焊層組織晶粒尺寸范圍為幾十至幾百微米。平均衰減系數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分辨率,增大探頭頻率,發(fā)射脈沖寬度變窄,檢測分辨率提高,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,但由于探頭角度過大時,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散角,初次掃查時,為獲得較大的聲束覆蓋范圍,應選擇較小晶片尺寸。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)化實驗結果表明,通過使用頻率為2.25MHz～5MHz,角度為45°-60°,晶片尺寸為3mm～10mm的探頭,可以實現對堆焊層與母材界面和堆焊層內橫通孔缺陷進行有效檢測。(3)在檢測參數優(yōu)化基礎上,使用直接定量、頻譜分析、-6dB等方法,分別對母材中深度3.0mm表面開口槽缺陷；母材中深度10.0mm、20.0mm、30.0mm、40.0mm 及50.0mmm橫通孔缺陷；堆焊層中深度60.0mmm和65.0mmm橫通孔缺陷進行定量研究。結果表明,深度定量絕對誤差小于±1.0mm,相對誤差小于4%；高度定量絕對誤差小于±0.2mmm,相對誤差小于10%；長度定量絕對誤差小于±1.0mm,相對誤差小于5%。(4)從參數設置和人員操作等方面對產生定量誤差的原因進行了定量分析。
【關鍵詞】：堆焊層 TOFD 參數優(yōu)化 缺陷定量 誤差分析
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG441.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 課題研究背景及意義9
• 1.2 不銹鋼堆焊層結構常規(guī)超聲檢測研究9-12
• 1.2.1 檢測方法10
• 1.2.2 國內外應用及研究現狀10-12
• 1.3 超聲TOFD檢測技術12-16
• 1.3.1 超聲TOFD技術特點12-14
• 1.3.2 國內外應用及研究現狀14-16
• 1.4 不銹鋼堆焊層結構超聲TOFD檢測研究16-20
• 1.4.1 國內外應用及研究現狀16-19
• 1.4.2 堆焊層結構檢測難點分析19-20
• 1.5 本文主要研究內容20-21
• 2 超聲TOFD技術基本理論21-27
• 2.1 超聲TOFD檢測原理21-23
• 2.1.1 超聲波衍射原理21
• 2.1.2 超聲TOFD基本原理21-23
• 2.2 缺陷定位模型23-24
• 2.3 圖像顯示及掃查方式24-27
• 2.3.1 超聲TOFD圖像顯示24-25
• 2.3.2 超聲TOFD掃查方式25-27
• 3 實驗系統(tǒng)及試塊27-32
• 3.1 實驗系統(tǒng)27-29
• 3.1.1 實驗儀器27
• 3.1.2 探頭及配件27-29
• 3.2 對比試塊設計與制作29-32
• 3.2.1 試塊設計加工原則29-30
• 3.2.2 對比試塊設計信息30-32
• 4 不銹鋼堆焊層結構試塊分析32-38
• 4.1 金相分析32-37
• 4.2 聲學參數測量37-38
• 5 超聲TOFD檢測參數優(yōu)化38-46
• 5.1 探頭頻率38-39
• 5.2 探頭角度39-41
• 5.3 晶片尺寸41-42
• 5.4 探頭中心間距42-44
• 5.5 參數優(yōu)化小結44-46
• 6 堆焊層對比試塊定量結果及誤差分析46-66
• 6.1 缺陷定量方法簡介46-49
• 6.1.1 缺陷高度定量方法46-47
• 6.1.2 缺陷長度定量方法47-49
• 6.2 定量結果及誤差49-62
• 6.2.1 軸向對比試塊49-56
• 6.2.2 周向對比試塊56-62
• 6.3 誤差分析62-66
• 6.3.1 探頭中心間距大小62-63
• 6.3.2 探頭中心與缺陷相對位置63-64
• 6.3.3 其它原因64-66
• 結論66-67
• 參考文獻67-70
• 附錄A 軸向對比試塊單獨聚焦D掃結果70-73
• 附錄B 周向對比試塊單獨聚焦掃查結果73-76
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表論文情況76-77
• 致謝77-78

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前2條

1 剛鐵;遲大釗;袁媛;;基于合成孔徑聚焦的超聲TOFD檢測技術及圖像增強[J];焊接學報;2006年10期

2 柯常波;陳鐵群;謝寶忠;戴光智;;埋藏裂紋高度的超聲無損測定[J];壓力容器;2006年09期

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本文編號：657619