本發(fā)明屬于奧氏體不銹鋼焊縫的超聲波檢測技術領域，具體涉及一種大厚度奧氏體不銹鋼焊接接頭超聲波探傷方法。

背景技術：

乏燃料運輸容器主要由奧氏體不銹鋼內(nèi)筒體、外筒體與上、下端部鍛件焊接而成，結構見圖1，內(nèi)外筒體之間灌注鉛用以屏蔽。受檢區(qū)域的部件及材質(zhì)、厚度、焊接方式見表1。

表1

cnsc乏燃料運輸容器技術條件(106241e1001jt)要求：“容器中厚度大于50mm的焊接接頭的操作方法按照asme第v卷第5章執(zhí)行，驗收準則按照asme第ⅷ卷第1部分第uw-53章和附錄12執(zhí)行”。

乏燃料運輸容器的制造技術領域中，由于容器的特殊結構，容器制造工藝、檢驗時機的安排，導致有部分焊接接頭無法實施射線檢驗，需要進行超聲波檢驗。目前國內(nèi)外都還沒有相應的成熟而且完整的ut檢測技術，基于此原因，亟需研制一項可以滿足乏燃料運輸容器焊接接頭的檢測方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種大厚度奧氏體不銹鋼焊接接頭超聲波探傷方法，從而解決大厚度奧氏體不銹鋼焊縫超聲波檢測技術難點，滿足乏燃料運輸容器的設計要求，使得乏燃料運輸容器的制造順利進行。

為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采取的技術方案是：

一種大厚度奧氏體不銹鋼焊接接頭超聲波探傷方法，采用縱波雙晶斜探頭對≤163mm厚度的奧氏體不銹鋼單面焊縫從單面雙側進行斜射波直射波法進行掃查檢測；

掃查時，對焊縫在厚度方向上進行分層，每一層組合使用不同焦距和角度的探頭實施檢測，相鄰兩層探頭之間設置相互覆蓋的區(qū)域；具體包括如下步驟：

(1)厚度方向分層

對≤163mm厚度的焊縫在厚度方向分為三層實施檢測，各層的檢測范圍為：第一層檢測厚度范圍：0～30mm；第二層檢測厚度范圍：25～80mm；第三層檢測厚度范圍：70～163mm；

當單面焊縫的厚度∈0～30mm時，進行第一層檢測；

當單面焊縫的厚度∈30～80mm時，進行第一層和第二層檢測；

當單面焊縫的厚度∈80～163mm時，進行第一層、第二層和第三層檢測；

(2)設置探傷系統(tǒng)

探傷系統(tǒng)包括超聲波探傷儀和探頭，信噪比＞18db；

(2.1)超聲波探傷儀：

超聲波探傷儀為a型脈沖反射式超聲波探傷儀，儀器工作頻率最小范圍為 0.5～15mhz，儀器在熒光屏滿刻度的80％以上的范圍內(nèi)呈線性顯示；

超聲波探傷儀具有80db以上的連續(xù)可調(diào)衰減器，步進級每檔不大于2db，精度為任意相鄰12db的誤差在±1db以內(nèi)，最大累積誤差不超過1db；水平線性誤差不大于1％，垂直線性誤差不大于5％；

(2.2)探頭

探頭采用雙晶縱波斜探頭，頻率為1～2mhz，晶片面積為60～700mm²，斜探頭在鋼中的折射角為37～70°；

探頭回波周期數(shù)小于3個周期，-6db頻帶寬度大于70％；

具體如下：

第一層檢測使用探頭：

①頻率為2mhz，晶片面積為60mm²，斜探頭在鋼中的折射角為45°，焦距深度為20mm；

②頻率為2mhz，晶片面積為60mm²，斜探頭在鋼中的折射角為70°，焦距深度為20mm；

第二層檢測使用探頭：

③頻率為1.8mhz，晶片面積為375mm²，斜探頭在鋼中的折射角為45°，焦距深度為50mm；

④頻率為1.8mhz，晶片面積為375mm²，斜探頭在鋼中的折射角為60°，焦距深度為45mm；

第三層檢測使用探頭：

⑤頻率為1mhz，晶片面積為700mm²，斜探頭在鋼中的折射角為45°，焦距深度為90mm；

⑥頻率為1.5mhz，晶片面積為700mm²，斜探頭在鋼中的折射角為37°，焦距深度為90mm；

(3)設置對比試塊

對比試塊的焊縫結構在坡口形式、焊接工藝、熱處理工藝方面與被檢件一致；根據(jù)被檢件的實際厚度確定反射體的尺寸；

對比試塊是由兩件各具有與工件相同坡口形式的母材拼焊而成的直角平行六面體，在焊縫長度方向上截取一塊焊縫的縱向掃查試塊和一塊橫向掃查試塊；

焊縫縱向掃查試塊：試塊長度為523mm，寬度為100mm,高度為163mm，焊縫在試塊長度方向的中心位置；試塊上分布的人工反射體的軸線在焊縫與母材的熔合線上，與焊縫軸線平行；以焊縫上表面為掃查面，分別在距掃查面的距離為5mm、20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、120mm、140mm的位置開設直徑為6.4mm的橫通孔；焊縫的下表面設置平行于焊縫軸線方向的矩形切槽，槽長50mm，槽寬3.2mm，槽底部距焊縫下表面3.3mm；

焊縫橫向掃查試塊：試塊長度為470mm，寬度為在焊縫上表面寬度的基礎上分別向左右兩側延伸10mm，高度為163mm；焊縫在試塊寬度方向的中心位置；試塊上分布的人工反射體的軸線與焊縫軸線垂直；以焊縫上表面為掃查面，分別在距掃查面的距離為5mm、20mm、40mm、60mm、82mm、123mm、140mm、163mm的位置開設直徑為6.4mm的橫通孔；

(4)設置耦合劑

檢驗標定及檢驗實施時所用的耦合劑保持穩(wěn)定且不對被檢材料有害，其中氯和氟的總含量≤250ppm；

(5)設置掃查條件

具體各探頭的靈敏度設置如下：將步驟(2)中確定的探頭置于焊縫縱向掃查試塊和焊縫橫向掃查試塊上，得到探頭分層區(qū)域內(nèi)不同深度反射體中最大的反射回波，并將該反射體回波波幅調(diào)到滿屏刻度的80±5％，保持增益不變，然 后利用該探頭分層區(qū)域內(nèi)的反射體制作距離-波幅曲線；

不同探頭的分層區(qū)域具體如下：

探頭①：分層區(qū)域包括：焊縫縱向掃查試塊上深度為5mm、20mm、40mm的橫通孔，焊縫橫向掃查試塊上深度為5mm、20mm、40mm的橫通孔；

探頭②：分層區(qū)域包括：焊縫縱向掃查試塊上深度為5mm、20mm、40mm的橫通孔；

探頭③：分層區(qū)域包括：焊縫縱向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、120mm、140mm的橫通孔，焊縫橫向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、82mm、123mm、140mm的橫通孔；

探頭④：分層區(qū)域包括：焊縫縱向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、80mm的橫通孔，焊縫橫向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、82mm的橫通孔；

探頭⑤：分層區(qū)域包括：焊縫縱向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、120mm、140mm的橫通孔，焊縫橫向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、82mm、123mm、140mm的橫通孔；焊縫縱向掃查試塊上的矩形切槽；

探頭⑥：分層區(qū)域包括：焊縫縱向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、120mm、140mm的橫通孔，焊縫橫向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、82mm、123mm、140mm的橫通孔；

(6)焊縫掃查

(6.1)確定焊縫檢測區(qū)域

焊縫的檢測區(qū)域包括焊縫的熔敷金屬及焊縫兩側各0～13mm的母材；

(6.2)排除母材側缺陷

對焊縫實施掃查前，使用直探頭對焊縫兩側斜射波掃查所經(jīng)過的路徑進行直射波檢測，確認并排除母材側沒有影響斜射波檢測的缺陷存在；

(6.3)開始焊縫檢測

磨平焊縫余高，對焊縫區(qū)域進行斜射波掃查；

掃查在焊縫的上表面進行，分別在焊縫的兩側進行垂直于焊縫軸線方向的縱向掃查及平行焊縫軸向方向的橫向掃查；控制掃查區(qū)域穿過焊縫上表面的全部熔敷金屬；

掃查時，在步驟(5)中確定的靈敏度基礎上將靈敏度再提高14db；

針對≤163mm的不同厚度的焊縫按照步驟(1)中的設置進行掃查，對焊縫的最后一層的縱向掃查時補充使用焊縫縱向掃查試塊上的切槽的靈敏度進行焊縫根部缺陷的掃查檢測和評定；

(7)記錄缺陷

記錄最大幅值大于20％基準靈敏度的缺陷顯示信號；

(8)焊縫質(zhì)量的驗收

焊縫的質(zhì)量驗收按設計要求進行。

進一步的，如上所述的一種大厚度奧氏體不銹鋼焊接接頭超聲波探傷方法，其中：采用如下型號的探傷儀中的一種：usip11、cts-4020、zxud-65、hs-1、usn60。

進一步的，如上所述的一種大厚度奧氏體不銹鋼焊接接頭超聲波探傷方法，其中：檢測時使用的靈敏度以asme規(guī)范中規(guī)定的發(fā)射體進行設置。

進一步的，如上所述的一種大厚度奧氏體不銹鋼焊接接頭超聲波探傷方法，其中：步驟(6.3)中，探頭的掃查速度≤100mm/s，每次掃查路徑覆蓋平行于掃查方向的晶片尺寸的50％以上。

本發(fā)明技術方案的有益效果在于：通過對檢驗系統(tǒng)能力驗證，本發(fā)明技術方案所制定的技術方案及檢驗系統(tǒng)完全滿足乏燃料運輸容器大厚度奧氏體不銹鋼焊縫的超聲波檢驗要求。

附圖說明

圖1為第一層縱向掃查示意圖；

圖2為第一層橫向掃查示意圖；

圖3為第二層縱向掃查示意圖；

圖4為第二層橫向掃查示意圖；

圖5為第三層縱向掃查示意圖；

圖6為第三層橫向掃查示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明技術方案進行進一步詳細說明。

在本實施例中，一種大厚度奧氏體不銹鋼焊接接頭超聲波探傷方法，采用縱波雙晶斜探頭對≤163mm厚度的奧氏體不銹鋼單面焊縫從單面雙側進行斜射波直射波法進行掃查檢測；

掃查時，對焊縫在厚度方向上進行分層，每一層組合使用不同焦距和角度的探頭實施檢測，相鄰兩層探頭之間設置相互覆蓋的區(qū)域；具體包括如下步驟：

(1)厚度方向分層

對≤163mm厚度的焊縫在厚度方向分為三層實施檢測，各層的檢測范圍為：第一層檢測厚度范圍：0～30mm；第二層檢測厚度范圍：25～80mm；第三層檢測厚度范圍：70～163mm；

當單面焊縫的厚度∈0～30mm時，進行第一層檢測；

當單面焊縫的厚度∈30～80mm時，進行第一層和第二層檢測；

當單面焊縫的厚度∈80～163mm時，進行第一層、第二層和第三層檢測；

(2)設置探傷系統(tǒng)

探傷系統(tǒng)包括超聲波探傷儀和探頭，信噪比＞18db；

(2.1)超聲波探傷儀：

超聲波探傷儀為a型脈沖反射式超聲波探傷儀，儀器工作頻率最小范圍為0.5～15mhz，儀器在熒光屏滿刻度的80％以上的范圍內(nèi)呈線性顯示；

超聲波探傷儀具有80db以上的連續(xù)可調(diào)衰減器，步進級每檔不大于2db，精度為任意相鄰12db的誤差在±1db以內(nèi)，最大累積誤差不超過1db；水平線性誤差不大于1％，垂直線性誤差不大于5％；

在本實施例中，采用如下型號的探傷儀中的一種：usip11、cts-4020、zxud-65、hs-1、usn60。

(2.2)探頭

探頭采用雙晶縱波斜探頭，頻率為1～2mhz，晶片面積為60～700mm²，斜探頭在鋼中的折射角為37～70°；

探頭回波周期數(shù)小于3個周期，-6db頻帶寬度大于70％；

具體如下：

第一層檢測使用探頭：

⑦頻率為2mhz，晶片面積為60mm²，斜探頭在鋼中的折射角為45°，焦距深度為20mm；

⑧頻率為2mhz，晶片面積為60mm²，斜探頭在鋼中的折射角為70°，焦距深度為20mm；

第二層檢測使用探頭：

⑨頻率為1.8mhz，晶片面積為375mm²，斜探頭在鋼中的折射角為45°，焦距深度為50mm；

⑩頻率為1.8mhz，晶片面積為375mm²，斜探頭在鋼中的折射角為60°，焦距深度為45mm；

第三層檢測使用探頭：

頻率為1mhz，晶片面積為700mm²，斜探頭在鋼中的折射角為45°，焦距深度為90mm；

頻率為1.5mhz，晶片面積為700mm²，斜探頭在鋼中的折射角為37°，焦距深度為90mm；

(3)設置對比試塊

對比試塊的焊縫結構在坡口形式、焊接工藝、熱處理工藝方面與被檢件一致；根據(jù)被檢件的實際厚度確定反射體的尺寸；

對比試塊是由兩件各具有與工件相同坡口形式的母材拼焊而成的直角平行六面體，在焊縫長度方向上截取一塊焊縫的縱向掃查試塊和一塊橫向掃查試塊；

焊縫縱向掃查試塊：試塊長度為523mm，寬度為100mm,高度為163mm，焊縫在試塊長度方向的中心位置；試塊上分布的人工反射體的軸線在焊縫與母材的熔合線上，與焊縫軸線平行；以焊縫上表面為掃查面，分別在距掃查面的距離為5mm、20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、120mm、140mm的位置開設直徑為6.4mm的橫通孔；焊縫的下表面設置平行于焊縫軸線方向的矩形切槽，槽長50mm，槽寬3.2mm，槽底部距焊縫下表面3.3mm；

焊縫橫向掃查試塊：試塊長度為470mm，寬度為在焊縫上表面寬度的基礎上分別向左右兩側延伸10mm，高度為163mm；焊縫在試塊寬度方向的中心位置；試塊上分布的人工反射體的軸線與焊縫軸線垂直；以焊縫上表面為掃查面，分別在距掃查面的距離為5mm、20mm、40mm、60mm、82mm、123mm、140mm、163mm的位置開設直徑為6.4mm的橫通孔；

(4)設置耦合劑

檢驗標定及檢驗實施時所用的耦合劑保持穩(wěn)定且不對被檢材料有害，其中 氯和氟的總含量≤250ppm；

(5)設置掃查條件

檢測時使用的靈敏度以asme規(guī)范中規(guī)定的發(fā)射體進行設置。

具體各探頭的靈敏度設置如下：將步驟(2)中確定的探頭置于焊縫縱向掃查試塊和焊縫橫向掃查試塊上，得到探頭分層區(qū)域內(nèi)不同深度反射體中最大的反射回波，并將該反射體回波波幅調(diào)到滿屏刻度的80±5％，保持增益不變，然后利用該探頭分層區(qū)域內(nèi)的反射體制作距離-波幅曲線；

不同探頭的分層區(qū)域具體如下：

探頭①：分層區(qū)域包括：焊縫縱向掃查試塊上深度為5mm、20mm、40mm的橫通孔，焊縫橫向掃查試塊上深度為5mm、20mm、40mm的橫通孔；

探頭②：分層區(qū)域包括：焊縫縱向掃查試塊上深度為5mm、20mm、40mm的橫通孔；

探頭③：分層區(qū)域包括：焊縫縱向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、120mm、140mm的橫通孔，焊縫橫向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、82mm、123mm、140mm的橫通孔；

探頭④：分層區(qū)域包括：焊縫縱向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、80mm的橫通孔，焊縫橫向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、82mm的橫通孔；

探頭⑤：分層區(qū)域包括：焊縫縱向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、120mm、140mm的橫通孔，焊縫橫向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、82mm、123mm、140mm的橫通孔；焊縫縱向掃查試塊上的矩形切槽；

探頭⑥：分層區(qū)域包括：焊縫縱向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、 80mm、100mm、120mm、140mm的橫通孔，焊縫橫向掃查試塊上深度為20mm、40mm、60mm、82mm、123mm、140mm的橫通孔；

(6)焊縫掃查

(6.1)確定焊縫檢測區(qū)域

焊縫的檢測區(qū)域包括焊縫的熔敷金屬及焊縫兩側各0～13mm的母材；

(6.2)排除母材側缺陷

對焊縫實施掃查前，使用直探頭對焊縫兩側斜射波掃查所經(jīng)過的路徑進行直射波檢測，確認并排除母材側沒有影響斜射波檢測的缺陷存在；

(6.3)開始焊縫檢測

磨平焊縫余高，對焊縫區(qū)域進行斜射波掃查；

掃查在焊縫的上表面進行，分別在焊縫的兩側進行垂直于焊縫軸線方向的縱向掃查及平行焊縫軸向方向的橫向掃查；控制掃查區(qū)域穿過焊縫上表面的全部熔敷金屬；

掃查時，在步驟(5)中確定的靈敏度基礎上將靈敏度再提高14db；探頭的掃查速度≤100mm/s，每次掃查路徑覆蓋平行于掃查方向的晶片尺寸的50％以上。

針對≤163mm的不同厚度的焊縫按照步驟(1)中的設置進行掃查，對焊縫的最后一層的縱向掃查時補充使用焊縫縱向掃查試塊上的切槽的靈敏度進行焊縫根部缺陷的掃查檢測和評定；

以163mm的焊縫為例，其具體的掃查檢測如下：

第一層掃查(0-30mm)

用探頭①對圖1中垂直于焊縫軸線的兩側的1、3方向進行掃查；

用探頭②對圖1中垂直于焊縫軸線的兩側的2、4方向進行掃查；

用探頭①對圖2中平行于焊縫軸線的兩個相對的5、6方向進行掃查；

第二層掃查(25-80mm)

用探頭③對圖3中垂直于焊縫軸線的兩側的7、9方向進行掃查；

用探頭④對圖3中垂直于焊縫軸線的兩側的8、10方向進行掃查；

用探頭③、④對圖4中平行于焊縫軸線的兩個相對的11、12以及13、14方向進行掃查；

第三次掃查(70-160mm)

用探頭⑤對圖5中垂直于焊縫軸線的兩側的15、17方向進行掃查；

用探頭⑥對圖5中垂直于焊縫軸線的兩側的16、18方向進行掃查；

用探頭⑤、⑥對圖6中平行于焊縫軸線的兩個相對的19、20以及21、22方向進行掃查；

15～18方向掃查時，分別使用橫通孔和矩形切槽兩種靈敏度進行掃查。

(7)記錄缺陷

記錄最大幅值大于20％基準靈敏度的缺陷顯示信號；

(8)焊縫質(zhì)量的驗收

焊縫的質(zhì)量驗收按設計要求進行。