基于镜面回波估计的热壁加氢反应器堆焊层缺陷多模式全聚焦成像

热壁加氢反应器长期在高温、高压和氢腐蚀等恶劣工况下运行,其内壁堆焊层的缺陷检测对设备安全至关重要。针对加氢反应器堆焊层的外侧超声检测技术难点,提出了一种基于镜面回波估计的多模式全聚焦成像检测方法。首先,使用镜面回波估计器进行仿真分析得到多模式全聚焦成像区域灵敏度,确定对缺陷敏感的超声路径;然后,获得不同路径下裂纹缺陷的全聚焦成像特征;最后,使用多模式全聚焦成像方法对试块堆焊层表面裂纹缺陷进行检测与定位。仿真及试验结果验证了该方法在内壁裂纹检测及缺陷定位精度上的可靠性,为行业提供了一种更经济高效的检测方案。

多模式全聚焦法对焊缝内部条状缺陷的检测及定量

研究多模式全聚焦方法对钢板对接焊缝内部不同倾斜角度缺陷的定量能力。以矩形刻槽代表焊缝内的条状缺陷,采用有限元方法获取刻槽单频散射系数,同时与波传播模型结合进行全矩阵数据模拟,对倾角不同的刻槽进行仿真成像。结果表明,LL-L,TT-T,TT-L等3种半跨模式可覆盖0°~40°倾角的缺陷,TL-LT,LL-LL,TL-TL,TT-TL,TT-LL等5种全跨模式可覆盖10°~70°倾角的缺陷,对缺陷角度表征能力最佳,应在实际检测中优先考虑。另外,刻槽长度定量易受散射强度影响,用同一阈值进行定量识别并不适合全部模式。

基于多模式全聚焦方法不同声束路径下的异型构件焊缝缺陷成像研究

超声成像中不同的声束发射路径下,利用不同模式的全聚焦算法所得到的图像质量有明显区别,针对异型钩件焊缝缺陷检测方法的选择问题,开展焊缝缺陷的多模式全聚焦成像研究。文中在超声波的多路径及易发生波型转换的特性情况下考虑了8种不同的模式波,通过CIVA仿真,对比分析当发射声束直接打到横通孔左上圆弧与发射声束的一次反射波打到横通孔的左下圆弧时,8种模式波的横通孔全聚焦成像质量。结果表明,声束打到两个不同位置时,横通孔不同模式波的全聚焦成像质量有明显区别。当发射声束直接打到横通孔左上圆弧时,直接模式的成像质量更高;当发射声束的一次反射波打到横通孔的左下圆弧时,半跨及全跨模式成像质量更好。

B型套筒角焊缝的多模式全聚焦检测

常规超声相控阵技术对B型套筒角焊缝内的条形刻槽缺陷往往仅能显示尖端衍射,难以完整表征缺陷形态。本研究采用多模式全聚焦方法,对B型套筒角焊缝竖直熔合线区域的刻槽进行检测成像,并与扇扫图像进行对比。结果表明,多模式全聚焦及图像融合法能够完整展现角焊缝竖直熔合线区域的刻槽缺陷特性及走向,是B型套筒角焊缝缺陷检测更为理想的手段。

奥氏体不锈钢小径管焊缝缺陷多模式超声复合全聚焦成像研究

奥氏体不锈钢广泛应用于重大装备的关键部件中,而焊缝是整个装备的薄弱部位。在考虑超声波的多路径和易发生波型转换的特性情况下,进行奥氏体不锈钢小径管焊缝多模式超声相控阵检测方法研究。通过数值仿真,对比分析4种不同直达波检测模式和8种不同底面一次反射波检测模式对小径管焊缝中典型缺陷的检出能力。基于优选出的一种直达波检测模式和一种底面一次反射波检测模式,发展了一种多模式复合全聚焦成像方法。在此基础上,进行奥氏体不锈钢小径管焊缝缺陷检测试验。结果表明,多模式复合全聚焦成像方法可以很好实现小径管中多种缺陷检测,与单一模式全聚焦成像相比,多模式复合全聚焦成像方法不仅可以提高成像的信噪比,且可以大大减小伪像的产生。项目研究工作为奥氏体不锈钢小径管焊缝检测提供了可行的技术方案。