论文部分内容阅读
为保证厚壁压力容器安全可靠运行,需要对焊缝中可能出现的缺陷进行准确定位、定量。超声衍射时差法(time of flight diffraction, TOFD)是一种尤其适用于中厚度焊缝的无损检测方法。本文依托于十二五国防技术基础科研项目“核反应堆厚壁压力容器焊缝超声TOFD检测技术研究”,通过实验结合数值模拟的手段,对壁厚>100mm的压力容器焊缝TOFD检测技术进行了研究。首先对厚壁焊缝TOFD检测参数优选进行了理论分析与实验研究。并在此基础上,对提高厚壁焊缝TOFD检测高度、长度测量精度的定量方法进行了探究。主要研究内容如下：(1)针对壁厚160mm～220mm的45#钢对比试块,对TOFD检测参数优化进行了理论分析与实验研究。对厚壁焊缝TOFD检测参数的优选方法进行了系统归纳与总结。(2)以壁厚220mm的对比试块焊缝TOFD检测为例,对TOFD检测系统高度分辨率进行理论分析,绘制了缺陷高度分辨率随缺陷埋深变化的函数曲线。当缺陷高度小于系统高度分辨率时,提出利用频谱分析对TOFD检测信号进行处理,进而测算缺陷高度。利用该方法对高2.0mm～3.0mm、埋深22.5mm、182.0mm缺陷的高度进行定量。当缺陷埋深22.5mm时,可将高度分辨率从理论值5.1mm提高至1.0mm；当缺陷埋深182.0mm时,可将高度分辨率从理论值4.5mm提高至1.1mm。(3)鉴于目前通常采用的TOFD抛物线指针法可能给缺陷长度定量带来较大的误差。构建一组数值模拟模型,从理论角度验证了将6dB法应用到TOFD检测中的可行性,并将其应用到埋深22.5mm～200.0mm缺陷的D扫查实验结果中,长度定量精度明显高于抛物线指针法。此外,利用合成孔径聚焦技术(Synthetic Aperture Focusing Technology, SAFT),对长度2.0mm～45.0mm缺陷的D扫查数值模拟结果进行处理,长度绝对误差小于0.6mm。(4)根据厚壁焊缝TOFD检测参数优化结论、缺陷定量方法,对壁厚160mm～220mm的45#钢对比试块进行检测、定量,并对测量误差进行了分析。