奧氏體不銹鋼深厚焊縫缺陷超聲相控陣檢測技術(shù).pdf

1、深厚離心鑄造奧氏體不銹鋼(Centrifugally Cast Austenitic Stainless Steel, CCASS)在當(dāng)今核電及某些化工領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用,該類焊縫組織不均,較為粗大,具有明顯的各向異性,其傳統(tǒng)檢測程序繁瑣、速度慢、周期長、檢測效果差,很難滿足現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展對無損檢測的需求。研究采用合適的方法完成對CCASS焊縫缺陷的檢測仍然是一個世界性的難題。
　　隨著近些年超聲相控陣技術(shù)的快速發(fā)展,采用具有

2、檢測可靠性高,檢測分辨力好,檢測速度快、檢測效率高等優(yōu)點的超聲相控陣技術(shù)實現(xiàn)對CCASS焊縫缺陷檢測的研究已經(jīng)在世界范圍內(nèi)廣泛的展開。目前相關(guān)學(xué)者在超聲相控陣后處理算法方面的研究很多,但在成像算法方面,國內(nèi)外研究較少涉及,也很少有將成像算法應(yīng)用在現(xiàn)有的超聲相控陣檢測儀的研究報道。
　　本文立足于先進的超聲相控陣技術(shù),將聲納及雷達領(lǐng)域應(yīng)用比較成熟的時間反轉(zhuǎn)算法(Time Reversal,TR)和時間反轉(zhuǎn)算子分解法(Decompos

3、ition Of The Time Reversal Operator,DORT)引入到深厚CCASS焊縫的超聲相控陣檢測的課題中。本文主要的工作和創(chuàng)新點如下。
　　(1)通過對波動方程的研究,基于Matlab軟件建立超聲相控陣探頭輻射聲場可視化仿真模型,并仿真驗證超聲相控陣探頭各重要參數(shù)(2 MHz-5 MHz頻率、8-24陣元數(shù)等)對探頭輻射聲場的影響。
　　(2)通過使用不同頻率(2 MHz-5 MHz)的橫波與縱波對

4、定制奧氏體不銹鋼深厚焊縫試塊(高70-90 mm,缺陷最大深度50 mm,人工貫穿孔缺陷直徑2 mm)的超聲相控陣檢測,驗證實驗室現(xiàn)有超聲相控陣檢測儀(OMNISCAN MX2)檢測奧氏體不銹鋼深厚焊縫缺陷的性能。結(jié)果表明低頻縱波斜探頭對CCASS焊縫缺陷的檢測效果,比其他類型探頭檢測信噪比高大約5-10 dB。
　　(3)引進在聲納及雷達領(lǐng)域應(yīng)用比較成熟的TR算法和DORT算法到本課題中,詳細介紹上述算法的原理及實現(xiàn)過程,并在建

5、立的超聲相控陣探頭輻射聲場可視化仿真模型中仿真及驗證TR算法、DORT算法的特性,證明TR算法可以有效的將超聲能量聚焦到工件中最大的一個缺陷上,而 DORT算法可以檢測工件中存在的多個缺陷并有較好的表現(xiàn);本文中使用改進型 DORT算法彌補DORT算法不能直接在現(xiàn)有超聲相控陣檢測儀使用的缺點,并對該算法的特性進行了仿真及說明。
　　(4)在實驗室現(xiàn)有超聲相控陣檢測儀( OMNISCAN MX2,OMNI-M-PA16128)中應(yīng)用T