堆焊层超声检测方法
超声波检测焊缝的几种常用方法
超声波检测焊缝的几种常用方法
超声波检测焊缝的几种常用方法有：
1. 传统超声波检测方法：使用单个超声波传感器沿着焊缝进行扫描。
根据超声波的传播和反射情况来判断焊缝的质量。
2. 相控阵超声波检测方法：通过一组多个超声波传感器，可以同时发送多个超声波束进行扫描。
利用相控阵扫描技术，可以实现对焊缝的全方位检测和成像。
3. 接触式超声波检测方法：将超声波传感器直接接触到焊缝表面，通过传输超声波进行检测。
这种方法通常用于对焊缝的表面缺陷进行检测。
4. 无损检测方法：利用超声波对焊缝进行无损检测。
通过测量超声波在焊缝中的传播速度、衰减和反射等特性来判断焊缝的质量。
5. 脉冲回波超声波检测方法：通过发送短脉冲超声波信号，测量回波信号的时间和幅值来判断焊缝的缺陷和界面情况。
这种方法适用于焊缝的测厚和界面检测。
超声波测焊点的操作流程
超声波测焊点的操作流程
超声波测焊点操作流程简述如下：
1. 准备阶段：确认超声波检测设备正常，选择适配焊点材料与结构的探头和检测频率，例如15MHz或20MHz。
2. 校准探头：使用CSK-IA试块校准探头前沿长度和K值，确保探头性能准确可靠。
3. 设置参数：根据焊点特性设置检测灵敏度、扫描速度等参数。
4. 探测操作：将探头耦合剂涂抹在焊点表面，确保良好接触，通过探头发出超声波，接收和分析反射信号。
5. 数据解读：观察显示界面，判断焊点内部是否存在缺陷，依据回波图形和信号强度识别焊点质量。
6. 记录报告：对检测结果进行记录，出具超声波探伤报告，判定焊点是否合格。
以上流程适用于工业无损检测中超声波对焊点的质量控制，确保焊点内部无裂纹、气孔等缺陷。
超声波从母材侧检测不锈钢堆焊层的研究
超声波从母材侧检测不锈钢堆焊层的研究文章介绍了当采用普通单晶直探头从母材侧检测堆焊层时，能发现堆焊层内不同深度以及堆焊层与母材界面上的φ9.5mm的平底孔。
研究表明随着探头频率的增加，平底孔回波与底面回波的幅值之比越高，即探头频率增加更有利于发现堆焊层缺陷，减少底面回波的干扰。
标签：堆焊层；母材侧；超声波；单晶直探头1各标准从母材侧检测堆焊层的要求NB/T 4730.3-2015允许从母材侧对堆焊层进行超声检测，ASME标准中也有从母材侧检测堆焊层的推荐试块。
以上两个标准中人工反射体均分布在堆焊层与母材界面上，说明从母材侧检测堆焊层与母材界面上的未结合缺陷是可行的。
但是从母材侧检测堆焊层内部未结合缺陷，在标准中没有明确的说明。
如果能验证从母材侧也能检测堆焊层内部未结合的缺陷，那从筒体侧（即母材侧）检测堆焊层的设想是切实可行的。
为了验证从母材侧探伤堆焊层的可行性，我们设计了如图1所示的超声波试块，即在堆焊层与母材界面以及堆焊层内部均布置不同深度的平底孔。
从图1可知，该试块不锈钢堆焊层厚度为8mm，在堆焊层与母材的熔合面（H=110mm）的区域布置一个φ9.5mm的平底孔，在堆焊层内布置了不同深度的φ9.5mm平底孔，距母材表面的深度分别为112mm，114mm，116mm。
界面上的平底孔模拟了实际产品中堆焊层与母材之间的未结合缺陷，堆焊层内的平底孔模拟了堆焊层层间的未结合性缺陷。
2 试验结果为了验证超声波检测能否发现堆焊层内部以及堆焊层与母材界面的平底孔，采用超声波检测常用的单晶直探头（2.5P20，频率为2.5MHz，晶片尺寸为20mm）放在试块母材侧进行试验，直探头能发现不同深度的平底孔。
见图2，图3。
试验结果可知，堆焊层内不同深度的？准9.5mm平底孔均清晰可见且伴随底波的出现，随着平底孔深度的增加，平底孔反射波与底波不断靠近。
如图2所示，当平底孔深度为110mm时，平底孔反射回波与底面回波可明显区分开，当平底孔深度H=116mm时几乎与底波融合到一起，平底孔回波与底面回波难以分辨，且底面回波的波高远远大于平底孔波高。
核反应堆压力容器堆焊层超声检测技术分析
核反应堆压力容器堆焊层超声检测技术分析摘要：由于核电站堆焊层的材质特殊性，在对堆焊层实施超声检测时应考虑超声仪器选用、探头选用、探头布置、回波分析等多种因素。
本文介绍了对核反应堆压力容器堆焊层进行超声检测的检验技术。
关键词：核电站；压力容器；堆焊层；超声检测；1、前言压力容器是核电站重要的核设备之一，反应堆压力容器按照提供包容反应堆堆芯、上部堆内构件及下部堆内构件所要求的容积体积，考虑到核电厂的寿期以及运行时冷却剂的循环流动，水对设备的腐蚀，设备的耐腐蚀性与金属的老化，要选用具有高机械强度和在强中子下不易脆化的材料。
压力容器本体的材料是调质低合金钢，为了加强压力容器防护能力，压力容器与反应堆冷却剂水接触的内表面有奥氏体不锈钢堆焊层覆盖。
在核电厂运行寿期内，内部堆焊层可能受到诸如应力、温度、辐照、氢吸附、腐蚀、振动和磨损等多种因素的影响，从而引起老化、催化、疲劳以及缺陷的的形成和扩展等材料性能的变化。
因此有必要对其进行役前和在役检查，以便及时地发现新产生的缺陷和跟踪已知缺陷的扩展情况，判断和评定他们是否能继续有效运行，从而保证核电厂的安全运行。
核电厂在役大纲规定，对压力容器堆焊层的无损检测主要采用超声和电视目视。
本文详细分析了对压力容器堆焊层实施超声检测中的技术要点。
2、被检测对象及区域被检验对象为反应堆压力容器辐射区堆焊层表面下25mm内区域，高度范围设计值距离容器法兰面3170mm至7570mm；筒体环焊缝和底封头环焊缝为中心的500mm范围内堆焊层表面下25mm内区域。
表1 被检测对象材料与几何尺寸参数奥氏体不锈钢的堆焊层在凝固过程中没有奥氏体向铁素体转变的相变，室温下仍保留铸态奥氏体晶粒，因此堆焊层的晶粒粗大。
堆焊层金属在冷却时，母材方向散热条件好，奥氏体晶粒生长取向基本垂直于母材表面。
由于堆焊层的材质晶粒较粗，声学性能各向异性明显。
超声波传播过程中散乱反射和衰减严重。
3、超声检测技术分析由于考虑到辐射防护和容器自身较大，检测实施起来要使用特制的机械载体和远程控制设备，超声检查系统和控制系统统一协作才能完成检查，见图1。
堆焊层超声检测方法和质量分级
堆焊层超声检测方法和质量分级G.1 范围本附录适用于承压设备用奥氏体不锈钢、镍合金等堆焊层内缺陷、堆焊层与基材未结合缺陷和堆焊层层下缺陷的超声检测方法和质量分级。
G.2 检测方法G.2.1堆焊层检测一般应在堆焊层侧进行。
G.2.2堆焊层侧检测时，使用双晶直探头和纵波双晶斜探头进行。
G.2.3基材侧检测时，使用单晶直探头和纵波斜探头进行。
G.3 探头G.3.1双晶探头G.3.1.1双晶探头（直、斜）两声束间的夹角应能满足有效声场覆盖全部检测区域，使探头对该区域具有最大的灵敏度。
两晶片间隔声效果应保证良好。
G.3.1.2双晶探头会聚区应位于堆焊层和基材的结合部位。
探头标称频率为2MHz ～ 5MHz 。
斜探头折射角度一般应为70°左右，需要时也可以采用其他角度的探头，但不应小于60°。
G.3.2单晶直探头探头的直径一般不应超过φ30mm，标称频率为 2MHz ～5MHz 。
G.3.3纵波斜探头一般选择折射角45°（ K1）的探头，其标称频率为2MHz ～ 5MHz 。
G.4 对比试块G.4.1对比试块堆焊层表面的状态应和工件堆焊层的表面状态相同。
G.4.2对比试块应采用与产品部件相同的焊接工艺堆焊，也可用被检材料的多余部分或延伸部位堆焊制成。
G.4.3双晶直探头检测采用T1型试块，基材厚度T至少应为堆焊层厚度的 2倍。
试块堆焊厚度应大于等于被检工件的堆焊层厚度。
T1型试块如图 G.1所示。
图 G.1 T1 型试块G.4.4纵波双晶斜探头检测采用T2型试块，基材厚度T至少应为堆焊层厚度的2倍。
试块堆焊厚度应大于等于被检工件的堆焊层厚度。
T2型试块如图 G.2所示。
图 G.2 T2 型试块G.4.4单晶直探头和纵波斜探头检测采用T3型试块。
被检工件基材厚度和试块基材厚度T差不应超过 10%。
T3型试块如图G.3所示。
图 G.3 T3 型试块G.5 灵敏度G.5.1采用T1型试块的校准a)检测堆焊层内缺陷时，将双晶直探头放在试块的堆焊层表面上，用试块上右侧 4个φ 3mm平底孔绘制距离 -波幅曲线，并以此曲线作为基准灵敏度；b)检测堆焊层层下缺陷时，将双晶直探头放在试块的堆焊层表面上，移动探头使其从试块上基材内φ 3mm平底孔获得最大波幅，调整衰减器使回波幅度为满刻度的 80%，以此作为基准灵敏度；c)检测基材与堆焊层未结合缺陷时，将双晶直探头放在试块的堆焊层表面上，移动探头使其从φ 10mm平底孔获得最大波幅，调整衰减器使回波幅度为满刻度的 80%，以此作为基准灵敏度。
第四节堆焊层超声波探伤
合、裂纹等。 • 探伤特点：大K值，短前沿，一次波探测根
部。
• 二、探测条件 • 1. 仪器 • 较窄始脉冲，始脉冲占宽≤2.5mm。 • 高分辨率。□CS-1、CS-2、CS-3、CS-4
试块上R5和R6.6圆弧回波横波分辨率≥6dB。
探头使Φ3平底孔最大回波达80%满幅。
• 2)双斜探头置T2试块堆焊层表面，移动探 头使Φ1.5mm长横孔最大回波达80%满幅。
• 3)纵波斜探头，在试块基板一侧移动探头 使Φ1.5mm长横孔最大回波达80%满幅。
• △扫查灵敏度比上述基准灵敏度高6dB。
④扫查方式：
• 探头在工件堆焊层一侧扫查时，双晶探头 隔声层平面应平行于堆焊方向，且在堆焊 方向和垂直于堆焊方向两个互相垂直方向 扫查。
含碱性。
• 三、探测准备 • 1. 入射点：在钢制CSK-ⅠA试块上测，或
在钢制（或铝制）半园试块上测。 • 2. 折射角： • 在铝制试块（JB/T4730-2005）上测。
tg 1 L
d
• 3. 扫描线比例
• ①可在JB/T4730-2005规定铝制Φ2×40长 横孔试块上调（按水平中深度调），为调 准确。
• ⑤ 缺陷测量 • 发现缺陷用6dB法测长和面积。 • ⑥ 验收 • 按JB/T4730-2005不允许存在缺陷直径大
于
• 40mm未结合部位。缺陷直径小于25mm的 未结合区评为Ⅰ级，允许存在。缺陷直径 在25mm～40mm范围内的未结合区评为Ⅱ 级，是否允许存在根据检测委托确定。
• 3. 堆焊层下母材热影响区再热裂纹及堆焊 层界面缺陷检测。
• 纵波比横波在柱子状方向衰减少，出现草 状回波少一些。
堆焊层超声波测厚探讨
（ ｒｉ Ｂ ｉ ｒ ｏ ｔ． Ｈ ｉ ｎ ｊ ｎ ａ ｉ，５ ０ ６ Ｃ ｉａ Ｈａ ｎ ｏ ｅ ．Ｌｄ ， ｅ ｏｇｉ ｇＨ ｒ ｎ １０ ４ ， ｈｎ ） ｂ ｌ Ｃ ｌ ａ ｂ
第 ５期 ２１ ０ １年 ９月
锅
炉
制
造
Ｎｏ ５ ．
ＢＯＩ ＬＥＲ Ｍ ＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩ ＮＧ
Ｓｐ２ Ｉ ｅ ． ０１
文 章 编 号 ： Ｎ ３—１４ （０ １０ ０ ５ ０ Ｃ２ ２ ９ ２ ｌ ）５— ０ ０— ４
堆 焊 层 超 声 波 测 厚 探 讨
任伟涛 ， 晶涛 ， 孙 关会群
０ 引 言
随着工业发展及保证各 项性能 ， 各种大型设备
（ 电、 型化 工 容器 等 ） 采用 奥 氏体 或者 镍基 核 大 均 堆 焊结构。 由于母 材厚 度不 同和堆 焊部 位 结构 多
石化 容器 中厚度 为 １０ ｍ ０ ｍ左 右 的简 体 采用 内壁堆焊 ， 时筒 体 的椭 圆度 允许公 差要求 较高 ， 同 故 堆焊层 表 面未进 行 机 械加 工 ， 母 材侧 进 行超 从
容器产 品堆焊 层 的超 声波ห้องสมุดไป่ตู้测厚方 法 ， 以供 参考 。
１ 堆 焊 层测 厚 面 的选 择
１ １ 母 材一侧 表面 测厚 ．
穿过堆 焊层 和母 材 时 ， 在 结合 面上 产生 一 定量 会 的反射 回波 。超声 波测厚 就是利 用结合 面 的反 射 回波来 测定 堆焊层 的厚度 。
３ １ 超 声波仪 器的选 择 ． 按 相 关 技 术 文 件 ， 焊 层 的 厚 度 控 制 在 堆
【特种设备高级考试】八、不锈钢堆焊层超声检测
3） 对比试块 a 试块T1----堆焊层检测，基材厚度≥2δ b 试块T2----母材侧检测，基材厚度±10% c 试块T3-a)----母材侧检测界面未结合，基材厚度±10% d 试块T3-b)----堆焊层检测界面未结合，基材厚度≥2δ
T1型试块
T2型试块
T3型试块
4） 灵敏度校准 采用T1型试块的校准
a） 纵波双晶斜探头灵敏度的校准：将探头放在试块的堆焊层表面上，移动探 头使从φ1.5mm横孔获得最大反射波幅，调节衰减器使回波幅度为满刻度的 80%，以此作为基准灵敏度。
b） 双晶直探头灵敏度的校准：将探头放在试块的堆焊层表面上，移动探头使 其从φ3mm平底孔获得最大波幅，调整衰减器使回波幅度为满刻度的80%，以此 作为基准灵敏度。
ASME规范第Ⅴ卷规定，用直探头检测时，可以选择在基材侧或堆焊层侧进行 检测，但使用斜探头检测时则应在堆焊层进行。
2） 探头的选择 双晶探头： a） 双晶探头（直、斜）两声束间的夹角应能满足有效声场覆盖全部检测区
域，使探头对该区域具有最大的检测灵敏度。探头总面积不应超过325mm2， 频率2.5MHz，为了达到所需的分辨力，也可采用其他频率。两晶片间隔声效果 应保证良好。
八、堆焊层的超声检测
1 堆焊层的定义 用焊接方法在零件表面堆敷一层具有一定性能的材料，以增加零件的耐磨、耐热、耐腐
蚀等方面性能，或者为了增大或恢复焊件尺寸，上述零件或焊件表面的堆敷层就是堆焊层。 这里所指堆焊层是指承压设备的筒体、封头、接管、管板等相对规整的工件上表面（主
要是接触耐腐蚀介质的一面）堆敷的金属材料，主要为奥氏体不锈钢或镍基合金。
回波幅度为满刻度的80%，以此作为基准灵敏度。 b） 单直探头灵敏度的校准：将探头放在母材一侧，使φ10mm平底孔回波幅
管板堆焊层母材侧超声波检测的实验研究
试验研究32 1管板堆焊层母材侧超声波检测的实验研究吕 涛1 刘献游2 付相辉3 段小伟3(1.四川省特种设备安全管理协会 成都 610000)(2.四川省特种设备检验研究院 成都 610000)(3.四川川润动力设备有限公司 自贡 643000)作者简介：吕涛(1962~)，男，本科，高级工程师，总工程师，从事特种设备安全管理工作。
（收稿日期：2015-05-28）对于压力容器加热器管板堆焊层的超声波检测，传统的检测方法是从堆焊层进行检测，此种检测方法存在着很大的缺点：由于超声波检测对表面粗糙度要求较高，堆焊完成后，只能将堆焊面粗车后才能进行超声波检测。
而大部分缺陷为母材和过渡层的未结合(见图1)，在对缺陷进行返修时，就只能将没有缺陷的堆焊层面及过渡层一起气刨掉，然后重新补焊，这样既费时又费力，而且造成大量人力物力浪费。
从管板堆焊层母材侧进行检测由于管板母材已金加工不需再加工就可进行超声波检测，另外如果提前从母材侧检测出过渡层的界面缺陷，就能避免其他几层堆焊完成后又对完好部位返修。
显然从管板堆焊层母材侧进行检测就没有从堆焊层进行检测造成的效率低下浪费极大的问题，然而从管板堆焊层母材侧进行检测是否可行，检测效果能否满足质量要求，对此笔者进行了实验研究。
图1 母材和过渡层的未结合缺陷1 实验方案根据统计调查：高压加热器管板丝极堆焊合格率较高，主要缺陷是夹渣。
低压加热器和换热器管板带极堆焊焊接质量较差，主要缺陷是母材与堆焊层界面的未结合，以及过渡层和面层中的夹渣和未融合。
针对管板堆焊质量情况和超声波探伤现状分析，母材侧表面粗糙度满足检测要求，制定的实验方案是：1）丝极堆焊，在堆焊完第一层后，带极堆焊在过渡层堆焊完成后，直接从母材侧进行超声波检测；2）把堆焊层和母材的界面缺陷检测出来并进行返修，然后堆焊后面几层，当面层堆焊完成后，从母材侧再进行超声波检测；3）将堆焊面粗车，从堆焊侧进行超声波检测；4）将母材侧检测数据与堆焊侧检测数据进行对比分析。
水下井口耐腐蚀堆焊层界面超声波检测方法探讨
水下井口耐腐蚀堆焊层界面超声波检测方法探讨2 中海油研究总院有限责任公司，北京 100027摘要：本文[1]结合水下井口、套管挂的探伤需求，对内壁堆焊Inconel 625合金界面缺陷的超声波检测方法进行了探讨，通过双晶直探头和单晶直探头在对比试块上的对比试验，验证了单晶直探头在母材侧检验Inconel 625合金堆焊层与基体界面缺陷检出的有效性及局限性。
关键词：Inconel 625合金；堆焊层；界面；超声波检测；水下井口0引言水下井口是支撑海底井口头内部套管柱组的基础，其中的井口头、套管挂等组件需要具有一定的耐腐蚀性[1]，因此在井口头和套管挂的内壁的部分区域要求堆焊Inconel 625合金[2]。
对于堆焊层的质量控制，一般表面无损检测是采用渗透探伤（PT），堆焊层的内部及界面采用超声波检测方法（UT）[3]。
本文主要针对堆焊层界面缺陷的超声波检测方法进行探讨。
堆焊层的超声波检测[4]一般是在堆焊层侧进行，用双晶直探头检测堆焊层内的缺陷以及堆焊层与母材的结合是否良好。
但堆焊层侧探伤的一个基本要求是堆焊层表面要平整，要保证探头与堆焊层耦合良好，而井口头、套管挂等零件的堆焊层在内壁，给从堆焊层侧进行超声波检测带来困难，同时根据相关标准描述堆焊层的超声检测可以采用两种探头[5]（双晶直探头和单晶直探头），但两种探头所用的检测方式是否能满足灵敏度要求，还需要通过对比测试来选择。
后面的试验测试显示，直探头可以满足要求，且比双晶探头成本低。
因此考虑采用单晶直探头从母材侧进行超声波探伤。
1探伤方法简介对于堆焊层与基体界面缺陷的检测，一般是选用纵波直探头法。
而水下井口、套管挂的质量要求应符合API 6A中关于超声波探伤的相关要求。
同时根据ASMEV art 4推荐的探伤方法制定了本检测方法。
1.1探伤仪及探头探伤仪推荐采用A型脉冲反射式超声波探伤仪，例如型号HS610e等。
直探头频率1~5MHz，例如频率为2.5MHz，晶片尺寸为φ14mm的直探头。
反应堆压力容器厚壁焊缝的相控阵超声检测
核电厂的反应堆压力容器（RPV）属放射性介质的第二道防线，用来包容和固定反应堆堆芯和堆内构件，全寿期均工作在高温、高压、高辐照等极端复杂条件下，是保障核电厂安全运行的重要设备。
核电厂在役检查规范和检查大纲中，RPV焊缝的超声检测是强制性要求，其检测结果是评定RPV结构完整性，进而评估核电设备运行寿命的重要依据。
目前国内通常采用常规超声检测技术进行RPV焊缝检测，该技术需采用多达上百个探头进行组合检测。
前期准备工作（参数设置、探头标定、探头校准等）和现场实施过程（探头安装、更换等）所需时间达到整条焊缝检测总工作量的30%以上，同时大幅度增加了人员受辐照时间和异物引入风险。
随着材料、微加工、电子和计算机技术的飞速发展，相控阵（PA）超声检测技术逐渐广泛应用在无损检测领域，PA超声检测技术在缩短作业人员受辐照时间、提高检测效率、提高检测稳定性等方面具有明显的优势，应用前景巨大。
检测对象RPV筒体对接焊缝（图1中①②）的基体材料通常为6MnD5或SA508-3低合金钢，焊接方式为埋弧自动焊，填充形式为多层多道焊，坡口形式为U形坡口，焊缝厚度常为130~260 mm，如图2所示，同时考虑到耐腐蚀、耐辐照的特殊要求，内壁有约7 mm厚的不锈钢堆焊层。
如何在减少盲区的同时具备足够的穿透力，实现近表面缺陷和远程缺陷的超声检测能力，是RPV超声检测技术的关键。
图1 RPV筒体对接焊缝结构示意图2 RPV筒体对接焊缝坡口结构示意技术分析常规超声检测常规RPV筒体对接焊缝的超声检测工艺通常采用多种探头组合的检测方式，缺陷探测和尺寸定量分别进行。
由于其需采用多个常规超声探头进行组合扫查，故其操作灵活度较差、检测工作量大、零散部件易损坏掉落；尤其是在发现不同深度的超标显示时，需要更换不同聚焦深度的定量探头进行分层检测，极大降低了检测工作的安全性、稳定性和效率性。
相控阵超声检测与常规超声探头采用一个压电晶片产生超声波不同，相控阵超声检测技术基于惠更斯原理，其探头由多个小的压电晶片按照一定序列组成，通过电子控制，按照预定的规则和时序激发部分或全部晶片，能实现各波阵面叠加，达到声束聚焦、声束偏转、声束位移等效果。
带不锈钢堆焊层的主管道焊缝全聚焦超声检测
压水堆核电站主回路管道连接主冷却剂泵、蒸汽发生器和反应堆压力容器，是核安全一级装置。
其母材材料为中低合金钢，因要满足耐腐蚀性等特殊要求，母材及焊缝内表面一般堆焊一定厚度的奥氏体不锈钢保护层。
20世纪70年代，美国首次发现核压力容器内部不锈钢堆焊层下的热影响区存在再热裂纹，由此，堆焊层结构的役前与在役无损检测引起了核工业界的关注。
可利用常规超声与射线检测相结合的方式对带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。
超声检测对面积型缺陷敏感，定位与定量误差小，已被广泛应用于核电站焊缝的检测中。
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，使得超声波在传播过程中发生衰减和散射，导致检测波形出现草状回波且信噪比低，从而不利于缺陷的识别与定量。
目前，基于全矩阵捕捉(FMC)数据的全聚焦方法(TFM)被广泛应用于超声检测中，其通过对阵列的A扫描信号进行延时叠加处理，实现了声能在待检区域的逐点聚焦，提高了检测信噪比。
在此基础上，CAMACHO等进一步提出了用于抑制结构噪声的相位相干成像(PCI)法，其利用阵列信号的相位相干性构建相位相干因子，并对全聚焦图像进行加权处理，进一步改善了信噪比和成像质量。
技术原理01全聚焦方法TFM是一种基于相控阵探头FMC数据的信号后处理方法。
该方法的原理为：对于阵元数量为N的相控阵探头，各阵元依次发射超声脉冲信号，所有阵元同时接收并储存A扫描信号，完整的全矩阵数据包括N2个时域信号；随后，对成像区域进行网格划分并建立坐标系，将每个阵元简化为一个点。
在超声垂直入射的条件下，用(x i, 0)表示阵元i的位置坐标。
设任意聚焦点Q的坐标为(x ref, z ref)，根据各阵元到Q点的声程计算延时法则，所有经过该点信号的响应总幅值I TFM(x ref, z ref)表示为：式中：y ij(t)为阵元i(x i, 0)发射，阵元j(x j, 0)接收的超声信号；t ij(x ref, z ref)为第i个阵元发射，第j个阵元接收的信号经过Q点时的传播时间。
堆焊层超声波检测--
五、堆焊层的超声检测
a.材侧探伤只适用于筒体、封头等形状较 为简单的工件，接管、凸台等的堆焊层 则不适用
b.母材侧适宜于用直探头对堆焊层进行检 测，而纵波斜探头的使用则应慎重，一 是纵波斜探头检测堆焊层下的再热裂纹 是否有效未经实际工件和缺陷的证实。 二是从试块上的试验来看，随着工件厚 度的增加，线性的展开和缺陷信号的分 辨均会更加困难。
五、堆焊层的超声检测
3、堆焊层侧探伤与母材侧探伤的对比 ① 对比试验 目的：
1)、母材侧探伤与堆焊层侧探伤的一致性，即堆焊层侧探测到的缺陷 母材侧是否能探出 2)、对这两种方法探测到的缺陷当量进行比较。
a. 直探头探测
校验采用试块法，探测灵敏度Φ4mm-6dB。结果表明：从母材侧探 测和从堆焊层侧探测的结果基本相符，从当量上来看，母材侧探出 的缺陷当量一般要大于堆焊层侧探出的当量。表4是F9筒体的探测结 果，表5是F6筒体的探测结果。
③ 波型显示 根据堆焊层的厚度和堆焊方法的不同，可以有不
同的波型显示。下面是两个比较典型的直探头探伤例 子。
五、堆焊层的超声检测
一是560吨加氢反应器筒身堆焊层探伤时的 波型，母材厚度210mm，材料2.25Cr1Mo，堆焊 层厚度8mm，材料为过渡层308L，堆焊层309L， 共分三次堆焊。
五、堆焊层的超声检测
当然，缺陷当量的大小还与其它因素有关， 特别是缺陷的性质及其表面形状等，这就是 个别缺陷从堆焊层侧探出当量要大于母材侧 探出当量的原因。
五、堆焊层的超声检测
b. 斜探头的探测 斜探头的探测灵敏度采用φ1.6mm横孔。探
测结果是这两种方法均没有发现缺陷。
五、堆焊层的超声检测
② 比较结果
母材侧探伤有它的优点，一个优点是 耦合较好，不像打磨表面耦合不稳定， 干扰信号多。另一个优点是它特别适用 于在役检查。但母材侧探伤也有许多局 限性，它不能完全替代堆焊层侧探伤， 具体表现在以下几个方面：
堆焊层超声检测方法
堆焊层超声检测方法1.1堆焊层晶体结构的特点当设备既要求具有较高的强度，又要求具有良好的耐腐蚀性时，往往在其表面堆焊一层具有上述性能的材料，如不锈钢或镍基合金等。
奥氏体不锈钢和镍基合金堆焊层在凝固过程中没有奥氏体向铁素体转变的相变，在室温下仍然保留铸态奥氏体晶粒。
因此晶粒较粗大，对超声波的衰减较为严重。
此外堆焊层金属在冷却时，母材方向散热条件好，因此奥氏体晶粒生长取向基本垂直于母材表面。
特别是采用带极堆焊工艺时，柱状晶更为典型，声学性能各向异性明显。
对于这种材料采用纵波直探头检测，声波沿柱状晶方向传播衰减较小。
而采用横波斜探头检测时，散射衰减就比较严重，显示屏上会出现草状回波，信噪比低。
1.2堆焊层中常见的缺陷堆焊层中常见的缺陷有如下几种：1.堆焊层内的缺陷，如气孔、夹杂、层间未熔合等；2.堆焊层与基体（母材）间的未熔合（未结合缺陷），其取向基本上平行于母材表面；3.堆焊层以下母材热影响区的再热裂纹，其取向基本上垂直于母材表面且垂直于堆焊方向。
7.4.3超声检测方法及探头的选择1.3.1超声检测方法1.采用双晶直探头和纵波双晶斜探头从堆焊层侧对堆焊层进行超声检测。
2.采用单直探头和纵波单斜探头从母材侧对堆焊层进行超声检测。
1.3.2探头的选择1.单直探头探头面积一般不应超过625mm2，频率为2MHz～5MHz。
2.纵波斜探头探头频率为2MHz～5MHz，K L=tanβL=1的探头。
3.双晶探头双晶探头（直、斜）两声束之间的夹角应能满足有效声场覆盖全部检测区域，使探头对该区域具有最大的检测灵敏度。
探头总面积不得超过325 mm2，频率为2.5 MH Z，为了达到所需要的分辨力，也可以采用其他频率。
两晶片间隔声效果应保证良好。
纵波双晶斜探头的K=2.75（折射角K=tgβL=2.75，β0），焦点深度应位于堆焊层与母材的结合部位。
L=701.4检测堆焊层应用对比试块的要求和型号的选择1.4.1对比试块的要求对比试块应采用与被检工件材质相同或声学特性相近的材料，并采用相同的焊接工艺制成。
厚壁+堆焊层类压力容器定期检验中超声波检测工艺
郑斌等 厚壁 ＋ 堆焊层类压力容器定期检验 中超 声波检测工艺
一 ５ ９ 。
ｆ ２ ） ／ ； ｎ 氢 反 应 器 在 高 温 高 压 下 运 行 ， 易 产 生 温 差应 力及 由于 结 构 的 不连 续 性 而 产 生 的集 中 应
力 ，应力 和 叠加应 力 易导 致产 生表 面裂 纹 ： （ ３ １ 在 高温 高 压 、氢 和 硫化 氢 介 质 作 用 下 ，可 能 会 产 生 氢 致 裂 纹 或 由于 氢 在 界 面 上 的聚 集 使 堆 焊 层 与 母 材 剥 离 ，并 可 能 产 生 层 下 裂 纹 ，如 继 续 侵入 简体 材 料则 可能 导致 重大 反 应器 事故 。
常见 的加 氢 反 应 器 主 要 是 由２ ． ２ ５ Ｃ ｒ 一 １ Ｍｏ 钢 材
逐 年 递 增 。 因此 如 何 提 高 压 力 容 器 管 理 和 在 用检 验 水 平 是 石 化 企 业 及 检 验 检 测 机 构 面 临 的 一 个 重 要任 务 。 在 役 检 验 的 主 要手 段 是 无 损 检 测 方 法 。针 对 上 述 反 应 器 的在 役 可 能 产 生 的新 生 缺 陷 ： 内外 表 面 裂 纹 、堆 焊 层 与 母 材 的剥 离 、堆 焊 层 下 缺 陷 及 裂 纹 、堆 焊 层 下 再 热 裂 纹 、焊 接 接 头 缺 陷 等 ，在 定 期 检 验 中一 般 采 用包 括 目视 检 查 （ ＶＴ ） 、磁 粉检 ￣ Ｊ ｔ （ ＭＴ ） 、渗 透 检测 （ Ｐ Ｔ ） 和超 声 检测 （ ＵＴ ） 、Ｔ ＯＦ Ｄ检 测 等无 损检 测方 法 。 目视 检 查（ ＶＴ ） 的主 要 内容 是 内外 壁 的宏 观 缺 陷 ，包 括 内外 壁 腐 蚀 、宏 观 开 裂 及 结 构 变 形 等 ；
堆焊层复合层侧超声波探伤
２ 探伤
为保 证产 品设计 质量 的要 求 ，故 必须严 格控 制 产 品堆 焊层 的质 量 。 目前 ，对堆 焊层 的探 伤 方
波探伤仪 ，如 Ｃ Ｓ２ 、Ｃ Ｓ２、Ｓ ＮＣ ２０ 等 ； Ｔ－ ２ Ｔ－ ３ Ｏ Ｉ１０ Ｓ
（）探 头 ２
①表 面缺 陷 ，包括裂 纹 、气孔 、夹渣 等 ；
②堆 焊层 内的缺陷 ，一 般为夹 渣和未熔 合 ； ③堆 焊层 与母 材 的未 结合 ；
④堆 焊层下 的再热裂 纹 。
波直探头 探伤 。
渗透探 伤 主要检测 堆焊层表 面开 口裂纹 。 ２ １ 超声 波探伤设 备 ．
（） 超 声波探 伤仪 器 １
试 块 的形 状 和 尺 寸 见 图 １ 、图 ２ ，试 块 的 材
法 主要 有两种 ：超声 波探伤 、渗透探伤 。 超声 波探 伤 在 产 品上堆 焊 的奥 氏体不锈 钢 的结 晶主要 为柱 状结 晶 ，其 声学 性能 各 向异性 明
显 ，对 于这 种 材 料 ，如采 用 常 规横 波斜 探 头 探
备 和化工设 备 内表面 都要 求抗 腐蚀 ，为 了防 止氢
１ 堆 焊层 简介
在我 厂生产 的大 部分 热壁 加氢反 应 器 中 ，均
超声波探伤方法从堆焊层成形的方式可分为 ：
① 带极 堆焊层超 声波探 伤 带极 堆焊层 表面光 滑 ，耦合较 好， 故我们 主要 采 用 双晶纵 波直探 头 、双 晶纵波 斜探 头在 复合层
侧 进行检 测 。 （ 丝极 堆焊层超 声波探 伤 由于丝 极堆焊 层 表面成 形后 凹 凸不平 ，探 头 耦合较差，故我们一般在母材侧采用单 品高频纵
《 一重技 术》
堆焊层复合层侧超声波探伤
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堆焊层超声检测方法
1.1堆焊层晶体结构的特点
当设备既要求具有较高的强度，又要求具有良好的耐腐蚀性时，往往在其表面堆焊一层具有上述性能的材料，如不锈钢或镍基合金等。
奥氏体不锈钢和镍基合金堆焊层在凝固过程中没有奥氏体向铁素体转变的相变，在室温下仍然保留铸态奥氏体晶粒。
因此晶粒较粗大，对超声波的衰减较为严重。
此外堆焊层金属在冷却时，母材方向散热条件好，因此奥氏体晶粒生长取向基本垂直于母材表面。
特别是采用带极堆焊工艺时，柱状晶更为典型，声学性能各向异性明显。
对于这种材料采用纵波直探头检测，声波沿柱状晶方向传播衰减较小。
而采用横波斜探头检测时，散射衰减就比较严重，显示屏上会出现草状回波，信噪比低。
1.2堆焊层中常见的缺陷
堆焊层中常见的缺陷有如下几种：
1.堆焊层内的缺陷，如气孔、夹杂、层间未熔合等；
2.堆焊层与基体（母材）间的未熔合（未结合缺陷），其取向基本上平行于母材表面；
3.堆焊层以下母材热影响区的再热裂纹，其取向基本上垂直于母材表面且垂直于堆焊方向。
7.4.3超声检测方法及探头的选择
1.3.1超声检测方法
1.采用双晶直探头和纵波双晶斜探头从堆焊层侧对堆焊层进行超声检测。
2.采用单直探头和纵波单斜探头从母材侧对堆焊层进行超声检测。
1.3.2探头的选择
1.单直探头探头面积一般不应超过625mm2，频率为2MHz～5MHz。
2.纵波斜探头探头频率为2MHz～5MHz，K L=tanβL=1的探头。
3.双晶探头双晶探头（直、斜）两声束之间的夹角应能满足有效声场覆盖全部检测区域，使探头对该区域具有最大的检测灵敏度。
探头总面积不得超过325 mm2，频率为2.5 MH Z，为了达到所需要的分辨力，也可以采用其他频率。
两晶片间隔声效果应保证良好。
纵波双晶斜探头的K=2.75（折射角K=tgβL=2.75，β0），焦点深度应位于堆焊层与母材的结合部位。
L=70
1.4检测堆焊层应用对比试块的要求和型号的选择
1.4.1对比试块的要求
对比试块应采用与被检工件材质相同或声学特性相近的材料，并采用相同的焊接工艺制成。
其母材、熔合面和堆
焊层中，均不得有大于或等于Φ2mm平底孔当量直径的缺陷存在。
试块堆焊层表面状态应和工件堆焊层的表面状态相同。
1.4.2试块型号的选择
1.从堆焊层侧检测采用T1型试块，其母材厚度T至少应为堆焊层厚度的两倍，如图1.34所示。
图1.34 T1型试块
2.从母材侧进行检测采用T2型试块，母材厚度T与被检母材的厚度差不得超过10%。
如图1.35所示。
如果工件厚度比较大，则该试块的长度应能满足检测要求。
图1.35 T2型试块
3.检测堆焊层与母材之间的未结合，采用T3试块。
当从母材侧进行检测时，采用T3（a）型试块，被检测工作的母材厚度与试块母材厚度差不应超过10%。
当从堆焊层侧检测时，采用T3（b）型试块，试块的母材厚度至少应为堆焊厚度的两倍。
T3型试块如图1.36所示。
图1.36 T3型试块
1.5检测灵敏度校准
1.5.1采用T1型试块灵敏度的校准
1.纵波双晶斜探头灵敏度的校准
将探头放置在试块堆焊层的表面上，移动探头使从Φ1.5mm横孔上获得最大反射波，调节衰减器使回波幅度为显示屏满刻度的80%，以此作为基准灵敏度。
2.双晶直探头灵敏度的校准
将探头放置在试块堆焊层的表面上，移动探头使其从Φ3mm平底孔上获得最大波幅，调整衰减器使回波幅度为显示屏满刻度的80%，以此作为基准灵敏度。
1.5.2采用T2型试块灵敏度的校准
1.单直探头灵敏度的校准
将单直探头放置在母材一侧，使Φ3mm平底孔回波幅度为显示屏满刻度的80%，以此作为基准灵敏度。
2.纵波斜探头灵敏度的校准
将探头放置在试块母材的表面上，移动探头使从Φ1.5mm横孔上获得最大反射波，调节衰减器使其回波幅度为显示屏满刻度的80%，以此作为基准灵敏度。
1.5.3采用T3型试块灵敏度的校准
1.单直探头灵敏度的校准
将探头放置在母材一侧，如图1.36（a）所示，使Φ10mm
平底孔回波幅度为显示屏满刻度的80%，以此作为基准灵敏度。
2.双晶直探头灵敏度的标准
将探头放置在堆焊层一侧，如图1.36（b）所示，使Φ10mm平底孔回波幅度为显示屏满刻度的80%，以此作为基准灵敏度。
1.6扫查方法
1.6.1.根据检测的对象，分别在母材一侧或堆焊层一侧进行扫查。
如果对检测结果有怀疑时，也可从另一侧进行补充检测。
1.6.
2.扫查灵敏度应在基准灵敏度的基础上再提高6dB。
1.6.
3.采用双晶斜探头检测时应在堆焊层表面按90°方向进行两次100%扫查；采用双晶直探头检测时应垂直于堆焊层方向进行扫查。
且在扫查时，应保证双晶探头隔声层平行于堆焊方向。
1.6.4.缺陷当量尺寸应按6dB法确定其边界。
1.6.5.堆焊层下母材热影响区再热裂纹的检测，此种缺陷基本上垂直于检测面，危害性大，一般采用纵波双晶斜探头从堆焊层侧进行检测，缺陷检出率高，效果好。
1.7 JB/T4730.3（5.2）-2005标准质量等级评定
堆焊层质量等级评定见表1.8
表1.8 堆焊层质量分级。