Page 104 - 无损检测2021年第八期

无损检测新技术发展与应用专题

DOI : 10.11973 / ws j c202108013

带不锈钢堆焊层的主管道焊缝全聚焦超声检测

赵天伟 , 廖静瑜 , 金士杰 , 杨会敏 , 康 达 2
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( 1. 中国核工业二三建设有限公司, 北京 101300 ; 2. 大连理工大学 无损检测研究所, 大连 116085 ;

3. 核工业工程研究设计有限公司, 北京 101300 )

摘 要:针对带不锈钢堆焊层的主管道焊缝在进行超声检测时, 存在结构噪声干扰严重的问
题, 开展了全聚焦( TFM ) 超声成像试验研究。以堆焊层内部深度为 65mm , 直径为 2mm 的侧钻

孔为例, 当所用阵元数从 16 增加到 64 时, 其 TFM 图像信噪比提高了 5.3dB , 阵列性能指数降低
了 35% 。在此基础上, 进一步引入相位相干成像( PCI ) 法, 对 TFM 图像进行加权处理。与原始
TFM 图像相比, PCI法能有效改善图像的信噪比和分辨力。对于 64 阵元得到的图像, 信噪比提高

了 13.19dB , 阵列性能指数降低了约 65% 。

关键词:不锈钢堆焊层; 金相分析; 弹性各向异性; 全聚焦方法; 相位相干成像

中图分类号: TB553 ; TH142.1 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 08-0062-05

Totalfocusultrasonictestin g ofmainp i p eweldwithstainlesssteelsurfacin g la y er

ZHAOTianwei , LIAOJin gy u , JINShi j ie , YANGHuimin , KANGDa 2
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( 1.ChinaNuclearIndustr y23ConstructionCo. , Ltd. , Bei j in g101300 , China ;

2.NDT&ELaborator y , DalianUniversit yofTechnolo gy , Dalian116085 , China ;

3.NuclearIndustr yResearchandEn g ineerin gCo. , Ltd. , Bei j in g101300 , China )

Abstract : Tosolvethep roblemthatstructuralnoiseinterferesthedefectidentificationofmainp i p eweldwith

stainlesssteelsurfacin g la y erb yultrasonictestin g , thetotalfocusin gmethod ( TFM ) iscarriedoutb y ex p eriments

inthisp a p er.Takin g theside-drilledholewith2mmdiameterand65mminternalde p thinthesurfacin g la y erasan

exam p le , theTFMima g in g resultsshowthatthesi g nal-to-noiseratioincreasesb y 5.3dBandthearra yp erformance

indicatordecreasesb y35% whenthenumberofarra yelementsareincreasedfrom16to64.Onthisbasis , p hase

coherenceima g in g ( PCI ) isintroducedtowei g httheTFMima g e.PCImethodcaneffectivel y im p rovethesi g nal-to-

noiseratioandima g eresolution.Com p ared withtheori g inalTFM ima g es , si g nal-to-noiseratioincreasesb y

13.19dBandarra yp erformanceindicatordecreasesb y65%fortheima g eobtainedb y64elements.

Ke ywords : stainlesssteelsurfacin g la y er ; metallo g ra p hicanal y sis ; elasticanisotro py ; totalfocusin g method ;

p hase coherenceima g in g
压水堆核电站主回路管道连接主冷却剂泵、 蒸 发现核压力容器内部不锈钢堆焊层下的热影响区存
汽发生器和反应堆压力容器, 是 核安全一级装置。 在再热裂纹, 由此, 堆焊层结构的役前与在役无损检
其母材材料为中低合金钢, 因要满足耐腐蚀性等特 测引起了核工业界的关注 [ 3 ] 。
殊要求, 母材及焊缝内表面一般堆焊一定厚度的奥 可利用常规超声与射线检测相结合的方式对带
氏体不锈钢保护层 [ 1-2 ] 。 20 世纪 70 年代, 美国首次 不锈钢堆焊层的主管道焊缝进行检测, 其中, 射线检
测对危害性极大的裂纹等面积型缺陷不敏感, 且不
能实现壁厚方向上缺陷的深度定量。超声检测对面
收稿日期: 2021-05-19
积型缺陷敏感, 定位与定量误差小, 已被广泛应用于
作者简介: 赵天伟( 1983- ), 男, 高级工程师, 主要从核电领域的
无损检测工作 核电站焊缝的检测中 [ 4-5 ] 。堆焊层为奥氏体不锈钢,
其具有粗大的晶粒和显著的弹性各向异性, 使得超
通信作者: 金士杰( 1984- ), 男, 副教授, j inshi j ie@dlut.edu.cn
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2021 年 第 43 卷 第 8 期
无损检测