超声检测在Incoloy825小径管与Q345R筒体角焊缝中的应用

主要针对Incoloy825小径管与Q345R筒体相焊的异种钢角焊缝的超声检测工艺进行研究,从试块加工、探头选择、距离波幅曲线以及缺陷回波的判别等方面考虑,合理选用工艺参数,制定检测工艺,并对检出的反射回波进行分析判别。     

管道环焊缝相控超声检测系统设计

传统的单探头超声检测精度低、效率差，严重影响了管道环焊缝缺陷检测自动化程度的提高，为此将超声相控阵技术移植到管道环焊缝缺陷检测，设计了一套管道环焊缝缺陷检测系统，给出了检测系统的硬、软件设计．在硬件设计中，通过Matlab编程优化阵列换能器的参数，解决了一系列技术难点．试块和模拟管道的实验结果表明，该系统具有良好的超声发射与接收合成能力，而且对管道焊缝缺陷的检出率和缺陷定位均迭到检测要求，同时也证明了阵列换能器参数优化设计方法的可行性。     

浅谈小径管环向对接接头的超声波检测

本文指出了小径管超声检测相比射线检测的优点,对检测仪器、探头及试块的选择做了说明,分析了余高干扰波产生原因、屏幕显示位置及波形特点,结合压力管道安装检测实例介绍了检测工艺并验证了最终检测结果的可靠性,探讨了小径管环向对接接头超声检测的难点及注意事项。     

用于管道焊缝检测的激光超声系统

针对石油管道焊缝检测中被测样品粗糙,作业环境恶劣等问题,基于光折变晶体内双波混合干涉原理,研制了高频激光超声测振仪,结合激光超声的激励技术,设计了一种可用于检测石油管道表面及内部焊缝缺陷的激光超声检测系统.利用该系统分别对缺陷在表面和内部的管道焊缝试块进行了超声激励和检测实验.实验结果表明,该系统能有效地分析出被测样品表面以及内部缺陷的位置以及相应深度,检测分辨率达到0.01 mm,缺陷位置检测误差控制在2%以内.该检测系统结构紧凑可靠,操作简便,开发的高频激光超声测振仪能工作在管道焊缝检测的常见作业环境(70~75 d B低频环境噪声),具有一定的适用性.     

厚壁焊缝中超声传播特性研究及检测条件选择

为了优化厚壁焊缝尤其是奥氏体焊缝的超声检测条件,对焊缝和母材中超声传播特性进行研究。实验研究了焊缝和母材中的超声衰减系数随探头频率的变化规律,以及探头的K值对检测结果的影响,并研究了焊缝和母材中超声的频散规律,以及声速和衰减的各向异性。研究结果表明,焊缝中声速小于母材,而衰减系数是母材的数倍,并且焊缝中频散严重。提出了合理的超声检测条件:选择K值尽量小的窄脉冲纵波斜探头,探头频率1~2 MHz,并且要保证探头具有足够的接收灵敏度和带宽,检测位置的确定应尽量减小焊缝中声程。     

基于Gauss调制脉冲模型的超声信号提取算法

奥氏体材料的厚壁焊缝是焊缝超声检测的难点,由于焊缝组织晶粒粗大,超声散射与衰减严重,检测信号中含有大量噪声信号,因此需要通过信号处理提高其信噪比。该文提出了一种基于Gauss调制脉冲(GMP)模型的超声检测信号提取算法,使用参考信号对原始信号进行互相关滤波,并基于GMP模型对滤波结果进行信号分解,由信号特征直接估计各信号分量的控制参数。先后设计了仿真实验及超声检测实验以验证算法性能,结果表明:该算法可以有效提取超声检测信号中的缺陷信息,为厚壁焊缝缺陷信号分析、焊缝检测算法优化等相关应用奠定基础。     

奥氏体不锈钢焊缝的相控阵超声检测

由于奥氏体不锈钢焊缝晶粒组织粗大以及结构的各向异性导致超声声束的散射和畸变,其超声检测比较困难。本文分析了奥氏体不锈钢焊缝超声检测特性,在奥氏体不锈钢焊缝试块上进行了常规超声和相控阵超声检测试验。研究结果表明:对于10 mm深焊缝缺陷,相控阵超声检测信噪比可达14 dB,而常规超声技术仅获得6 dB的信噪比,对于30 mm深内部缺陷,均未取得较好的效果。     

P91钢焊缝蠕变超声检测的敏感参数选择

针对P91钢焊缝蠕变检测问题,对172个蠕变超声检测敏感参数进行了研究。使用2~15MHz频带范围的4种超声探头进行超声检测实验,计算了衰减、声速、噪声功率、频谱特征、非线性特征等参数在P91焊缝热影响区不同位置的测量值。应用归一化聚类分析方法,对上述超声检测参数进行了归类分析,通过与实际P91钢焊缝蠕变金相的对比,确定了第一类检测参数具有作为P91钢焊缝超声蠕变检测敏感参数的潜力。定义了一种蠕变超声检测参数灵敏度的计算方法,利用该方法对第一类检测参数进行了筛选。筛选结果表明:有4种超声检测参数可以作为P91钢焊缝蠕变检测的敏感参数。其中,15MHz探头发射、2MHz探头接收时的非线性参数具有较高的检测灵敏度。研究结果表明,P91钢焊缝蠕变的超声检测中,需要选用合适的传感器组合和选择灵敏度较高的检测参数。     

高频电阻焊管的超声波检测

本文通过对高频电阻焊原理的介绍,提出了高频电阻焊管纵焊缝人工接触式超声波检测与平板对接焊缝超声波检测的差异和难点。经过分析,从试块、探头、超声波定位、超声波定量等方面提出了频电阻焊管纵焊缝人工接触式超声波检测的方法,具有较强的指导性和可操作性。     

9%Ni 钢大型球罐焊缝的超声波探伤

９％Ｎｉ钢大型球罐奥氏体不锈钢焊缝因晶粒粗大，难于用一般的超声方法进行检测．本文对奥氏体不锈钢焊缝检测用窄脉冲纵波斜探头、对比试块、探头Ｋ（探头折射角的正切）值以及探伤灵敏度等问题进行了研究，制定出了９％Ｎｉ钢大型球罐焊缝的超声波探伤规则，并在现场探伤中取得了很好的效果．     

喷注器焊缝熔深超声相控阵定量检测

为了保证液体火箭发动机喷注器的安全性能，文中针对其复杂结构电子束焊缝，基于超声相控阵相对时间到达技术开展了焊缝熔深的定量检测方法研究，提出了水浸式相对时间到达技术检测方法；搭建了实验系统并利用CIVA仿真软件进行了检测仿真；根据喷注器截面结构设计制作了两种检测试样并对试样进行了检测实验；将焊接试样的超声检测结果与金相检测结果进行对比，验证了检测方法的有效性.采用水浸式相对时间到达技术可克服喷注器检测面尺寸小且存在凹槽难以检测的问题，实现其电子束焊缝熔深的定量检测，检测精度优于0.15 mm.     

锯齿形超声相控阵声场特性

针对空心轴类零件的外表面纵向裂纹,该文提出采用锯齿形超声相控阵换能器进行电子旋转扫查检测的方法。为研究锯齿形超声相控阵探头的聚焦声场特性,首先根据射线声学原理,研究该换能器在圆弧形分界面条件下的延迟法则计算方法;其次采用有限元仿真方法分析该换能器超声声场的聚焦声场特性,结合动态光弹实验方法,对聚焦声场进行观测实验;最后在含有人工缺陷试块中进行检测实验。实验结果表明:通过设计相应的聚焦法则,可以实现电子控制声场周向扫查,在聚焦点附近声场能量增大,在远离聚焦点处声场能量减弱,瞬态观测实验声场聚焦效果与仿真结果相符,检测实验缺陷信号明显,无底波干扰。     

T2紫铜与H62黄铜异种材料间的搅拌摩擦焊工艺研究

针对T2紫铜与H62黄铜异种材料进行了搅拌摩擦焊工艺研究.通过实验分析了不同板厚的紫铜和黄铜在各种工艺参数下的焊缝成形、接头微观组织及接头力学性能,并从微观角度分析了两种材料在接头中的分布情况及交界处的物相成分.实验表明,合适的焊接工艺参数可以获得组织、性能优良的紫铜-黄铜接头,接头交界处存在过渡带,宽度约为1~10μm的过渡物质.研究还发现接头显微硬度、平均抗拉强度介于黄铜与紫铜之间.     

高颈法兰封闭轧制毛坯设计及工艺参数优化

基于环形件轧制理论以及轧制过程中金属体积不变规律,确定了高颈法兰封闭轧制毛坯的设计原则以及工艺参数的极限范围.通过有限元仿真模拟了高颈法兰封闭轧制成形过程,研究了工艺参数对轧制产品质量以及力能参数的影响规律,并确定了本文所研究高颈法兰的最优工艺参数.在D51--450型轧环机上采用自行设计的模具进行了轧制试验,并将试验结果与有限元模拟结果进行对比分析,验证了仿真结果的可靠性.     

铝合金/钢搅拌摩擦焊与冷金属过渡焊搭接接头的拉剪载荷及显微组织分析

分别采用搅拌摩擦焊和冷金属过渡焊进行铝合金与镀锌钢的焊接试验,通过对焊缝截面显微组织、界面层成分及显微硬度的对比分析,研究影响焊接接头拉剪载荷和失效形式的因素。结果表明:搅拌摩擦焊接头的拉剪载荷接近于母材,焊缝晶粒细小、组织致密,显微硬度高于冷金属过渡焊接头,铝合金-钢异种金属界面层的结合为通过"洋葱瓣"状结构的机械咬合和冶金结合,界面层厚度约为20μm,为Al-Zn固溶体;冷金属过渡焊接头的拉剪载荷较铝母材降低了37.8%,在熔合线附近断裂,熔合线附近为柱状晶,焊缝根部存在热裂纹,显微硬度较铝母材的降低了30%,界面层厚度约为5μm,为Al-Fe金属间化合物。     

35#钢摩擦焊多级加压对轴向缩短量及焊后组织的影响

以35#钢为焊接母材,应用连续驱动摩擦焊接方式,采用正交试验的方法并经过极差分析后,探究了中等直径焊件多级加压方式下各工艺参数对轴向缩短量的影响规律,并对焊接接头显微组织及显微硬度进行了分析.实验结果表明,对焊件轴向缩短量影响程度依次为:二级摩擦位移、二级摩擦压力、一级摩擦压力、一级摩擦位移;观察焊接接头显微组织发现焊缝处得到了细小的铁素体与珠光体相互融合的优良组织,焊缝组织达到正火态;通过对焊件焊缝及热影响区显微硬度测试后可以得出,各焊件焊缝的显微硬度值明显高于母材,不同焊接工艺参数组合方式对焊件接头晶粒存在一定影响并直接影响焊件接头硬度.     

Lamb波在对接焊缝中的传播特性及影响因素

许多承压类特种设备事故都源于焊接缺陷,焊接质量的好坏直接影响产品使用的安全可靠性.利用超声Lamb波快速扫查的特点可对焊接质量进行有效评估.针对Lamb波在焊缝中的传播特性分析,建立对接焊缝的三维有限元仿真模型,采用焊缝端部(板侧)激励的方式进行数值仿真研究,解释了Lamb波在对接焊缝中的能量束缚和能量衰减现象,并分析了对接焊缝余高、焊缝宽度及杨氏模量变化对Lamb波传播规律的影响.试验研究验证了上述有限元仿真计算结果的正确性,为对接焊缝的质量评估提供了一种参考方法.     

超塑成形/扩散连接焊缝失效断裂仿真方法

针对采用超塑成形/扩散连接工艺加工的3层瓦伦空心结构钛合金空心风扇叶片的焊缝强度通常低于材料本体强度且受零部件几何特征影响显著的特点,提出采用带失效的固连连接方式.通过剪切失效和拉伸失效模拟焊缝物理特性的建模和仿真分析方法,以及与空心风扇叶片相同加工工艺、相同结构形式的空心平板试验件的靶板冲击试验,首先建立焊缝失效模型,标定了焊缝强度,然后将数值仿真结果与试验数据相比较,验证该方法的有效性.结果表明,所提出的超塑成形/扩散连接结构仿真分析方法能够为航空发动机3层瓦伦空心结构零部件瞬态动力学分析提供参考.     

基于组织电阻抗差异的磁声电检测技术

磁声电(MAE)检测是一种基于超声传播和霍尔效应的多物理场耦合新技术,利用磁场中带电粒子超声振动所产生的电势信号来实现生物组织电阻抗差异的测量.本文基于换能器的振动传播和组织电导率分布,推导了导电组织内MAE信号的解析公式,并利用强指向性换能器进行了公式简化.利用三层电导率突变组织模型进行了数值模拟,结果表明检测到的MAE波簇由组织边界产生,其振动幅度和极性反映了超声传播方向上电导率梯度的大小和方向.建立了一个MAE测量实验系统,对多层凝胶组织模型进行了实验测量,所采集的MAE信号和模拟结果高度一致.理论和实验结果证明,所提出的磁声电检测技术能测量组织边界的电导率梯度,反映超声传播路径上的电阻抗差异,为该技术在生物组织电导率的无损检测和成像提供了新方法.     

双相不锈钢与微合金钢异金属焊接接头的组织及性能

采用ER2209焊丝对双相不锈钢SAF2205与微合金管线钢X65进行熔化极气体保护焊接,获得了具有良好力学性能的异种钢焊接接头.焊接接头不同区域显微组织观察和成分分析表明,微合金钢与不锈钢焊缝间存在异金属熔合区和第二类边界线,熔合区存在Ni、Cr的浓度梯度分布,且硬度高于两侧的焊缝和母材.通过宏观拉伸、缺口拉伸和低温冲击实验测试了焊接接头的力学性能,并获得了接头不同部位在1mol.L-1NaCl溶液中的极化曲线.拉伸试样断裂发生于强度相对较低的微合金钢母材.焊缝金属的缺口拉伸强度和冲击韧性均略低于双相不锈钢母材,但腐蚀电位略高于母材.微合金钢热影响区与母材力学性能相当,腐蚀电位略高于母材.