一种大厚壁异种金属焊缝手动超声波检验方法与流程

1.本发明涉及一种大厚壁异种金属焊缝手动超声波检验方法，具体涉及一种承压设备低合金钢与奥氏体钢对接的异种金属焊缝超声波手动检验方法。


背景技术：

2.在核电的主承压设备中，出口管嘴与联箱筒体采用低合金钢与奥氏体钢的异种金属对接焊缝。
3.异种金属焊缝，尤其是低合金钢与奥氏体钢对接焊接接头组织，与铁素体钢焊接接头相比，具有较大区别。低合金钢与奥氏体钢对接焊接接头组织具有晶粒粗大、柱状晶粒且各向异性、异质界面、受焊接工艺影响较大等特点，这会使焊缝在超声波检验时声衰减严重，散射回波导致信噪比低，声束扭曲定位不准等。
4.另外，由于核电主承压设备的耐压压力高，技术要求高，设备的容器壁较厚，其焊缝厚度更是达到了90-160mm。目前在现有技术中，焊缝射线检验和通常使用的超声波焊缝检验方法无法覆盖该厚度的焊缝，不能用于检验该厚度的焊缝。
5.由于上述原因，本发明人对现有的技术进行改造，研究出了针对该厚度焊缝的对比试块和利用该试块进行大厚壁异种金属焊缝手动超声波检验的方法。


技术实现要素：

6.为了克服焊缝组织对超声波检验的限制，使焊缝质量可控，本发明人进行了锐意研究，从试块研究、探头参数制定、检验工艺开发等方面进行试验研究，设计出对比试块和利用该试块进行大厚壁异种金属焊缝手动超声波检验的方法。
7.具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：
8.第一方面，本发明的目的在于提供一种对比试块，该对比试块由端面堆焊预堆边的低合金钢与奥氏体钢焊接固定，其焊缝的厚度与待检工件焊缝的厚度相同；所述对比试块包括轴向对比试块和周向对比试块，在对比试块中设置有多个通孔。
9.第二方面，本发明提供了一种测试试块，所述测试试块包括周向测试试块、轴向测试试块一和轴向测试试块二；在测试试块上设置有深度不同的横通孔。
10.第三方面，本发明提供了一种利用对比试块和测试试块进行大厚壁异种金属焊缝手动超声波检验的方法，包括：
11.步骤1：确定探头组合参数；
12.步骤2：探头测试，确定测试参数；
13.步骤3：根据获得的测试参数设置a型数字超声波检测仪器，利用对比试块绘制距离幅度曲线；
14.步骤4：手动超声波扫查待检工件；
15.步骤5：对焊缝进行性质判断与评定。
16.本发明所具有的有益效果包括：
17.(1)本发明提供的大厚壁异种金属焊缝手动超声波检验方法可以对厚度为90-160mm的焊缝进行100％全覆盖检测，检测准确度高；实现了大厚壁奥氏体钢超声波检验，提高了奥氏体钢焊缝信噪比和检验灵敏度；
18.(2)本发明提供的大厚壁异种金属焊缝手动超声波检验方法可以对具有奥氏体钢的焊缝进行检测，补充了该类焊缝射线检验的不足，及有效对射线检出的缺陷进行精确定位；
19.(3)本发明提供的对比试块中，在不同深度和不同位置均分布人工反射体，可实现外壁和内壁斜探头和直探头的校准；可根据不同聚集深度探头选择调校的人工反射体深度范围；
20.(4)本发明提供的测试试块实现了大厚壁异种金属检验用不同聚集探头的性能测试，包括探头前沿、角度、聚集范围、延迟等实际参数，有助于缺陷定性和定量检验。
附图说明
21.图1示出根据本发明一种优选实施方式的对比试块一的剖面结构示意图；
22.图2示出根据本发明一种优选实施方式的对比试块二的剖面结构示意图；
23.图3示出根据本发明一种优选实施方式的对比试块三的剖面结构示意图；
24.图4示出根据本发明一种优选实施方式的周向对比试块的剖面结构示意图；
25.图5示出根据本发明一种优选实施方式的周向对比试块的结构和通孔位置的示意图；
26.图6示出根据本发明一种实施例中探头测试的dac曲线；
27.图7示出根据本发明一种优选实施方式的探头检测工艺的工作示意图；
28.图8示出根据本发明一种优选实施方式的周向测试试块的结构和通孔位置的示意图；
29.图9中a示出根据本发明一种优选实施方式的轴向测试试块一的结构示意图；b中示出a的左视示意图；
30.图10示出根据本发明一种优选实施方式的轴向测试试块二的结构和通孔位置的示意图。
31.附图标号说明：
32.1-通孔；2-焊缝；3-预焊边；4-横通孔；5-圆弧一；6-圆弧二；7-圆弧三；8-圆弧四；9-圆弧五；10-圆弧六；11-圆弧七；12-圆弧八；13-圆弧九
具体实施方式
33.下面通过附图和实施例对本发明示例性详细说明，专用词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里示例性所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
34.本发明提供了一种大厚壁异种金属焊缝手动超声波检验方法，所述大厚壁异种金属焊缝指的是厚度为90-160mm的不同金属焊接的焊缝，尤其是指由低合金钢和奥氏体钢焊
接后焊缝。焊缝厚度是指焊缝坡口开口到坡口根部的距离，当坡口为双侧开口时，焊缝厚度为工件两侧坡口开口之间的距离。
35.焊接时，根据需要可以采用任一种现有技术中的焊接方法，例如采用热丝tig焊接。优选在低合金钢的端面堆焊预堆边(隔离层)，所述预堆边由合金制成，例如镍基合金。
36.所述预堆边的宽度为10-30mm，优选为15-30mm。
37.优选的，在焊接母材和预堆边开设双u结构或双v结构的坡口后进行焊接；焊接后坡口开口宽度即为焊缝宽度，优选为10-40mm，更优选为20-40mm。
38.对于本发明所述厚度为90-160mm的异种金属焊缝，出于安全需求，需要对焊缝进行100％超声波检验，以确保焊接的可靠性。100％检验是指对焊缝进行全覆盖、全部探伤检测。鉴于此，本发明提供了一种大厚壁异种金属焊缝手动超声波检验方法。
39.在本发明提供的超声波检验方法中，特别的还提供了对比试块，以便确立检验标准和/或绘制dac曲线(距离-幅度曲线)。
40.所述对比试块由与待检工件相同的异种金属焊接固定连接，优选对比试块在焊接时采用与待检工件相同的工艺，如焊接方法、坡口结构、填充金属等；更优选对比试块与待检工件的焊缝厚度相同。
41.在一种优选的实施方式中，所述对比试块由低合金钢与奥氏体钢对接焊接固定，所述焊缝2的厚度为90-160mm，优选为120-160mm，例如100mm、120mm或150mm等。
42.更优选在焊接时，在低合金钢的端面堆焊预堆边3(隔离层)，所述预堆边3由合金制成，例如镍基合金。所述预堆边的宽度为10-30mm，优选为15-30mm，例如20mm、25mm。
43.进一步的，对比试块中的坡口为双u结构或双v结构，优选为双u结构；焊缝2的宽度为10-40mm，更优选为20-40mm，例如25mm，30mm或37mm。
44.所述对比试块包括轴向对比试块和周向对比试块。所述轴向对比试块为简单几何体，根据需要可设置为长方体、正方体、三角体、圆柱体或梯形体，优选轴向对比试块为长方体件。
45.所述轴向对比试块包括对比试块一、对比试块二和对比试块三。优选的，在轴向对比试块中沿焊缝厚度方向设置有多个等高间距的水平通孔1，所述通孔1即为人工反射体；优选通孔1平行于焊缝的延伸方向。
46.优选如图1所示，在对比试块一中，所述通孔1沿焊缝厚度垂直等距排列设置在焊缝2的中心处。当检测焊缝中的缺陷时，对比试块一用于绘制焊缝缺陷的dac曲线。
47.如图2所示，在对比试块二中，所述通孔1沿焊缝厚度垂直等距排列设置于预堆边3的中心处。当检测预堆边中的缺陷时，对比试块二用于绘制预堆边中缺陷的dac曲线。
48.如图3所示，在对比试块三中，所述通孔1垂直等距排列设置于奥氏体钢母材与焊缝连接处。当检测焊缝与奥氏体钢母材连接处的缺陷时，对比试块三用于绘制奥氏体钢母材中靠近焊缝一侧中的缺陷的dac曲线。
49.优选的，轴向对比试块中，以坡口开口的任意一面为上表面，通孔1与上表面间的距离为通孔1的深度。最上面的通孔1的深度为5-15mm，例如10mm；优选通孔1之间的深度间隔为10-30mm，更优选为15-25mm，例如13mm、15mm、20mm、25mm。相应的，所述通孔1根据焊缝厚度和间隔设置多个，例如3、5、7、9或11个。
50.优选的，还可以在轴向对比试块的两端分别设置沿焊缝厚度垂直等距排列的通孔
1；如图1所示，在对比试块一的两端设置与焊缝中心的通孔1平行的通孔。两端的人工反射体可用于焊缝低合金钢侧和奥氏体钢侧邻近焊缝区域母材缺陷反射波幅的对比，也可以用于对比两端人工反射体与焊缝中心、预堆边中心等人工反射体的灵敏度差异。
51.其中，所述周向对比试块呈弧形，优选所述弧形的曲率半径与待检工件的曲率半径相同。周向对比试块由弧形的低合金钢母材和奥氏体钢的周向截面对接焊接制得。
52.所述周向对比试块中，如图4中所示，焊缝2沿弧形母材周向延伸。周向对比试块两曲面间的距离(焊接母材的厚度)即为焊缝的厚度。
53.在所述周向对比试块中，优选最大弦长不超过500mm，例300mm、350mm、400mm、450mm。
54.如图4所示，在周向对比试块中设置有与焊缝垂直并贯通焊缝两侧母材的通孔1。所述通孔1为多个，优选为5-15个，例如9个；较好的，在焊缝延伸方向和焊缝厚度方向上基本都设置有所述通孔1。
55.为便于描述，使用与周向对比试块同圆心的曲线沿焊缝厚度划分5-15条曲线，优选为6-14条曲线，例如9或12条曲线，通孔1在各个曲线上至少分布有一个通孔1。通孔1与曲率半径较大的曲面间的距离即为通孔的深度。通孔1间的深度可相同或不同，优选相邻通孔1的深度间距不大于25mm，最好不大于22mm，可以较好地分布通孔1，便于不同深度反射体的检测。
56.同时，沿焊缝延伸方向排列划分与曲线相交的经线，所述经线为5-15条，优选为7-12条，例如9条。所述经线平行或不平行、等距或不等距，可竖直划分，也可以设定的相同或不同的圆心角放射状划分。通孔1在经线上至少分布有一个。
57.一种优选的实施方式中，如图5所示，在试块中划分有9条曲线和经线，每条曲线和经线上都设置有一个通孔1。其中，经线以相同的圆心角放射状设置，9个通孔1的深度依次增加。
58.本发明提供的周向对比试块中，在不同深度和不同位置均分布人工反射体，可实现外壁和内壁斜探头和直探头的校准；可根据不同聚集深度探头选择调校的人工反射体深度范围。在保证各项使用功能的前提下，节约试块制造周期和制作成本，减小试块重量，方便使用。当检测周向焊缝中的缺陷时，周向对比试块用于绘制周向焊缝缺陷的dac曲线。
59.本发明提供的对比试块中，通孔1(人工反射体)的直径为2-8mm，优选为2-6mm，更优选为3-5mm，例如3、4或5mm。
60.本发明提供的对比试块适用于厚度为90-160mm焊缝缺陷的dac曲线绘制，可以全面地考察反射波幅的差异或灵敏度。
61.另外，本发明还提供了一种使用上述对比试块对大厚壁异种金属焊缝手动超声波检验的方法，所述方法可以检测厚度为90-160mm，尤其是120-160mm的焊缝，例如150mm。
62.所述方法包括以下步骤：
63.步骤1：确定探头组合参数
64.在本发明中，由于焊缝一侧的母材为奥氏体钢，在焊接凝固期间生成了纤维状或树枝状的晶体，其直径在0.1～0.5mm,长度可达10mm，其中树枝状结晶往往和焊缝的侧面相垂直。这种粗晶结构使超声波传播衰减严重，信噪比低，甚至使得超声波的传播路径发生变化；焊缝厚度较大，也加重了声衰减。
65.超声波声束散射的强弱和声束与晶粒轴线之间的夹角有关，因此选用衰减较小的纵波，尤其是纵波斜射进行探查。更优选的，纵波经探头斜楔块的折射作用，以折射纵波对焊缝进行检测。
66.本发明还提供了探头组合参数，包括探头的类型、探头角度、频率、晶片尺寸和声程聚焦范围。
67.在本发明的探头中，优选所述探头包括直探头和斜探头，更优选包括双晶探头和单晶探头。例如，所述探头包括双晶纵波斜探头、双晶纵波直探头和单晶纵波直探头。其中，双晶纵波斜探头优选使用一发一收双晶纵波探头(trl)。
68.探头中的晶片由包括水晶、钛酸钡、硫酸锂和锆钛酸铅中的一种或多种制成；也可以使用现有技术中市售的符合使用需求的晶片。
69.特别的，所述晶片的尺寸根据探头角度和探头声程聚焦范围的不同而变化：当探头为斜探头时，所述晶片的尺寸为(8-25)mm
×
(10-45)mm，优选为(8-25)mm
×
(15-45)mm；例如，斜探头中晶片的尺寸可以为(8
×
10)mm、(8
×
15)mm、(12
×
20)mm、(15
×
25)mm、(18
×
28)mm、(20
×
34)mm、(24
×
42)mm或(25
×
45)mm。
70.当探头为双晶直探头时，所述晶片的尺寸为(2-8)mm
×
(2-10)mm，优选为(2-8)mm
×
(5-10)mm，例如为(2
×
5)mm、(3.5
×
10)mm、(5
×
8)mm或(8
×
10)mm。
71.当探头为单晶直探头时，晶片尺寸为20mm-30mm，例如20mm、24mm。
72.对于双晶探头，优选两个晶片的尺寸大小相同。
73.为了减少超声波声程的衰减，提高检测的灵敏度，优选的，斜探头中斜楔块的曲面与待检工件具有相同的曲率，以使晶片达到良好的耦合效果。
74.探头频率为1-2mhz，优选为1mhz、1.5mhz和2mhz。
75.优选探头的声程聚焦范围包括fs30mm、fs50mm、fs80mm、fs100mm、fs130mm、fs150mm、fd80或fd10。
76.特别的，探头角度为0
°
、37
°
、45
°
、60
°
或70
°
。所述探头角度是指斜探头中的入射纵波经过斜楔块的折射作用，发射出折射纵波，折射纵波的发射角度即为探头角度。
77.为了实现焊缝100％探伤，对焊缝进行表面、周向和轴向扫查；优选在周向(ci)和轴向(ax)扫查时选用不同的探头组合参数。
78.进一步的，在轴向扫查时可以使用以下探头组合参数：
[0079][0080]
在对待检工件的焊缝及焊缝两侧斜探头经过的区域进行检测时，使用直探头进行
扫查，优选使用以下探头组合参数：
[0081][0082]
在对待检工件的焊缝进行周向检测时，优选使用以下探头组合参数：
[0083][0084]
为了便于表述，以上斜探头组合参数还可按照角度、探头类型、频率、晶片个数和尺寸、聚焦范围、方向依次进行描述。
[0085]
在本发明提供的超声波检测方法中，使用多个具有不同频率、声程聚焦范围、晶片尺寸和探头角度的组合参数，可以使探头对工件焊缝进行100％全覆盖检测。
[0086]
步骤2：探头测试，确定测试参数
[0087]
利用测试试块对斜探头进行性能测试，以确定探头前沿、探头延时、探头实际角度和实际聚焦范围。
[0088]
所述测试试块包括周向测试试块和轴向测试试块，进一步的，轴向测试试块包括轴向测试试块一和轴向测试试块二。
[0089]
所述测试试块可由多种不同的金属材料制成，包括镍基合金、奥氏体钢、不锈钢、45号钢、20号钢等，优选使用不锈钢制成。
[0090]
所述周向测试试块为弧形板材，两曲面同圆心，之间的距离为试块的厚度，优选所述试块的厚度与待检工件焊缝的厚度相同，更优选两曲面的曲率半径与待检工件相同，可以使探头与测试试块耦合良好，确保性能参数测试准确性。
[0091]
优选的，在周向测试试块上设置有测试用的、不同深度的、垂直贯通弧形板材的横通孔4，深度是指以曲率半径较小的曲面为表面，横通孔4到表面的最短距离。优选横通孔4为多个。
[0092]
较好的，周向测试试块中横通孔4沿弧形板材分布，并且横通孔4的深度逐渐增加或减小，深度各不相同。更优选的，横通孔4以相同的圆心角分布设置，所述圆心角优选为2
°‑
10
°
，更优选为2
°‑8°
，例如3
°
、4
°
、5
°
、6
°
或7
°
。
[0093]
较好的，在横通孔4和曲面圆心的连线及其延长线上只设置有一个横通孔；更优选
相邻横通孔4深度的差值相同。
[0094]
在一种优选的实施方式中，如图8所示，横通孔4间的圆心角为4
°
，按照深度5mm、15mm、25mm、35mm、45mm、55mm、65mm、75mm、85mm、95mm、105mm、115mm、125mm、135mm、145mm依次排列。
[0095]
优选的，在周向测试试块的两端还设置有不同直径的圆弧，所述圆弧包括圆弧一5、圆弧二6和圆弧三7。其中，圆弧二6和圆弧三7设置于试块的同端且为同心圆，圆弧一5设置于试块的另一端；优选圆弧一5的半径r1，圆弧二6的半径r2，圆弧三7的半径r3为r1＞r2＞r3。较好的，在周向测试试块中，各圆弧的曲率半径根据探头聚集声程确定。
[0096]
优选的，圆弧一5和圆弧三7在周向测试试块的正面和背面共平面；圆弧二6的背面与圆弧三7共平面，但正面凹陷低于圆弧三7，较好的，凹陷深度为10-90mm，优选凹陷深度为试块板材厚度的1/2。这样，通过改变探头的放置位置，可以对所有圆弧加以使用。较好的，周向测试试块的板材厚度为50-100mm，优选为50-80mm。
[0097]
进一步的，所述轴向测试试块一为包括圆弧六10、同心圆弧四8和圆弧五9的板材，板材厚度与周向测试试块板材厚度相同。试块左侧上端与试块顶端齐平处向左突起呈四分之一圆为圆弧六10；试块的右下侧圆弧过渡并与底端相切，所述圆弧部件即为圆弧四8，圆弧四8与试块的顶端同样齐平。
[0098]
优选圆弧四8和圆弧五9的圆心与圆弧六10的圆心相距10-80mm，优选为10-50mm，例如为30mm。
[0099]
轴向测试试块一的顶端呈向下凹陷的曲面，所述曲面的曲率半径与周向测试试块中较小的曲率半径相同，如图9中a和b所示。
[0100]
其中，圆弧四8的半径r4、圆弧五9的半径r5和圆弧六10的半径r6，为r4＞r5＞r6。
[0101]
优选的，所述圆弧四8、圆弧五9和圆弧六10的背面共平面，圆弧五9和圆弧六10的正面共平面；而圆弧四8的正面凹陷，低于圆弧五9或圆弧六10的正面表面10-90mm，优选凹陷深度为试块板材厚度的1/2。
[0102]
较好的，在轴向测试试块一中，圆弧四8和圆弧六10的圆心角为90
°
；而圆弧五9的圆心角至少为90
°
。
[0103]
所述轴向测试试块二为长方形板材，板材厚度与轴向测试试块一相同。以长边为试块的顶端和底端，以短边为试块的左右两端，顶端和底端间的距离即为试块的厚度，优选轴向测试试块二的厚度与周向测试试块的厚度相同。试块左侧上端与试块顶端齐平处向左突出、右侧上端与试块顶端齐平处向右突出并分别形成四分之一圆的圆弧。
[0104]
优选的，在轴向测试试块二左端的圆弧为圆弧七11，在试块二的右端设置有半径不同的同心的圆弧八12和圆弧九13。一种优选的实施方式中，圆弧七11、所述圆弧八12和圆弧九13在试块的背面共平面，圆弧七11和圆弧九13在试块的正面共平面，而圆弧八12的正面凹陷，低于圆弧七11或圆弧九13的正面表面10-90mm，优选凹陷深度为试块板材厚度的1/2。
[0105]
优选圆弧七11的半径r7、圆弧八12的半径r8和圆弧九13的半径r9，为r7＞r8＞r9。
[0106]
在轴向测试试块二中还设置有多个沿板材厚度方向延伸并贯通板材的横通孔4，其与试块顶端的距离为通孔的深度，优选横通孔4的深度各不相同。所述横通孔4可任意排列设置，也可按照设定的位置设置。
[0107]
一种优选的实施方式中，轴向测试试块二中的横通孔4沿短边方向竖直排列，横通孔4的深度间隔设定距离；更优选横通孔4竖直排列为两列，并分别设置在靠近两端圆弧处，最好靠近圆弧圆心20-50mm处。
[0108]
一种优选的实施方式中，如图10所示，轴向测试试块二的两端分别垂直排列设置横通孔4；其中，左侧横通孔4的深度间隔相同，两相邻横通孔4间的深度为右侧横通孔4的深度。优选两相邻横通孔4间的距离为10-30mm。
[0109]
在本发明提供的测试试块中，优选的，圆弧半径r1＝r4＝r7，为95-160mm，优选为100-150mm，例如为110mm、130mm或140mm；
[0110]
进一步的，圆弧半径r2＝r5＝r8，为55-90mm，优选为60-90mm，例如为70mm或80mm；
[0111]
较好的，圆弧半径r3＝r6＝r9，为5-50mm，优选为10-50mm，例如为20mm、30mm或40mm。
[0112]
另外，在本发明提供的测试试块中，横通孔的直径φ为2-5mm，优选为2-4mm，例如2.4mm，3.0mm，3.6mm。
[0113]
所述测试试块用于检测和确定斜探头的性能参数是否满足需求。例如，通过探头测试获得的聚焦范围为探头的实际聚焦范围，进而判断探头的实际聚焦范围是否与探头标注的聚焦范围相符，从而提高探头的准确性。
[0114]
通过探头测试，还可以得到包括探头前沿、探头延时和探头实际角度的测试参数，便于后续的检测操作。
[0115]
更优选的，斜探头在测试试块上测试完成后，绘制聚焦范围及角度变化表，如图6所示，可以全面判断斜探头的性能，包括幅值范围及深度范围是否满足需求。
[0116]
探头测试方法使用现有技术或采用行业标准/推荐方法，或使用探头仪器厂家说明的方法进行测试，对于该方法不做具体说明和解释。
[0117]
步骤3：利用对比试块绘制距离幅度曲线
[0118]
在本发明中，优选对该厚度的焊缝进行双面双侧扫查，以对焊缝进行100％全覆盖检测。
[0119]
根据步骤2中获得的测试参数设置a型数字超声波检测仪器，并优选使用本发明提供的对比试块确定探头的基准灵敏度，即绘制距离-幅度曲线(dac曲线)。
[0120]
更优选的，选定焊缝的待扫查侧，根据待扫查侧的材质，在对比试块的相应侧检测设定区域中人工反射体，即通孔1的反射回波；根据探头聚集情况，选择人工反射体的深度范围，并将最大反射回波调至仪器荧光屏满屏的80％左右；然后将聚焦范围内对比试块设定区域中各反射体的最大反射回波对应的点连接，即参考水平波幅，作为基准灵敏度，即dac曲线。
[0121]
探头扫查区域和扫查侧的材质改变时，需要重新绘制dac曲线。例如，当斜探头需要从奥氏体钢侧轴向检测焊缝中心处的缺陷时，选定人工反射体位置相同的对比试块一，并从奥氏体钢侧进行检测，绘制dac曲线；当斜探头需要改变位置从低合金钢侧检测预堆边中的缺陷时，选定人工反射体位置相同的对比试块二，并从低合金钢侧进行检测，再次绘制dac曲线。
[0122]
进一步的，超声波的检验灵敏度不低于50％dac；优选超声波的检验灵敏度不低于φ(人工反射体)-6db(分贝)，更优选不低于φ3-6db。φ表示直径(mm)的大小。
[0123]
步骤4：手动超声波扫查
[0124]
焊缝检验时，按照周向(ci)和轴向(ax)进行扫查。优选在检测前，对焊缝表面进行处理，使焊缝余高磨平，表面不存在可能干扰检测结果的松散氧化皮、油漆及污物等。
[0125]
进一步的，优选焊缝及两侧表面粗糙度不大于6.3um；更优选焊缝及两侧表面不平度不大于0.5mm。
[0126]
其中，在轴向扫查时，优选将待检工件的焊缝根据厚度分为五个区域，以工件外表面为0mm计：
[0127]
第一区：≤20mm，
[0128]
第二区：15mm～40mm，
[0129]
第三区：30mm～70mm，
[0130]
第四区：50mm～110mm，
[0131]
第五区：90mm～160mm。
[0132]
优选使用步骤1中轴向检测的探头组合参数进行焊缝的轴向检测。
[0133]
在一种更优选的实施方式中，当对第一区的焊缝进行轴向检测时，使用探头组合参数a，即：70
°
trl 1.5-2
×
(8
×
15)fs30ax。
[0134]
进一步的，当对第二区的焊缝进行轴向检测时，使用探头组合参数b，即：45
°
trl2-2
×
(15
×
25)fs30ax。
[0135]
更好地，当对第三区的焊缝进行轴向检测时，使用探头组合参数c和d，即：60
°
trl2-2
×
(15
×
25)fs80ax；和，
[0136]
45
°
trl1.5-2
×
(20
×
34)fs80ax。
[0137]
当对第四区的焊缝进行轴向检测时，使用探头组合参数e，即：37
°
trl1.5-2
×
(20
×
34)fs80ax。
[0138]
当对第五区的焊缝进行轴向检测时，使用探头组合参数f，即：45
°
trl2-2
×
(24
×
42)fs130ax。
[0139]
在对焊缝进行周向扫查时，优选使用探头组合参数j：37
°
trl1-2
×
(20
×
34)fs80ci；和，
[0140]
探头组合参数k：45
°
trl2-2
×
(24
×
42)fs130ci；和，
[0141]
探头组合参数l：60
°
trl2-2
×
(15
×
25)fs80ci；和，
[0142]
探头组合参数m：70
°
trl1.5-2
×
(8
×
15)fs30ci。
[0143]
在对焊缝进行表面扫查时，优选使用探头组合参数g:0
°
trl2-2
×
(20
×
34)fd80；和，
[0144]
探头组合参数h，即：0
°2×
(3.5
×
10)mseb4；和，
[0145]
探头组合参数i，即：0
°
b2sφ24。
[0146]
因此，在手动超声波扫查时，优选使用步骤1中提供的探头组合参数对焊缝及两侧母材进行双面双侧扫查。更优选，手动超声波检测工件的工艺包括如下操作，或如图7所示：
[0147]
[0148]
[0149][0150]
其中，单晶直探头沿工件左右移动检测两侧斜探头经过的母材中的缺陷；双晶直探头环绕工件进行检测；斜探头垂直焊缝和平行焊缝锯齿形扫查，发现可疑信号后前后、左右、转角、环绕进行扫查。
[0151]
直探头扫查斜射波波束经过的母材区域，可以排除母材区域中缺陷对回波的干扰；优选的，在使用斜探头检测前使用直探头扫查斜射波波束经过的母材区域。
[0152]
记录检测结果。
[0153]
步骤5：对焊缝进行性质判断与评定
[0154]
根据步骤4中的手动超声波检验的结果，综合评定工件焊缝中缺陷的形状、性质等特征。
[0155]
当超声波扫查检测到缺陷的反射波幅超过参考水平波幅(依据对比试块绘制的dac曲线)20％时，必须扩大检测范围直至能够确定缺陷的形状和位置，并按照以下进行评定：
[0156]
当显示波幅(缺陷的反射波幅)超过参考水平波幅且长度超过下列规定值的缺陷，均为不可接受：
[0157]
(1)厚度t小于和等于19mm，缺陷显示长度为6mm；
[0158]
(2)厚度t大于19mm小于等于57mm，缺陷显示长度为t/3；
[0159]
(3)厚度t大于57mm，缺陷显示长度为18mm。
[0160]
t为被检验焊缝的厚度；如果焊缝是由两个不同厚度的焊件焊接而成，则为较薄焊件的厚度。
[0161]
当检测结果显示具有裂纹、未完全熔合或未焊透的特征，即危险性缺陷，则不论长度如何均不可接受缺陷。
[0162]
对于反射波幅小于20％的反射信号，可根据经验和/或工件的加工工艺、缺陷特征、缺陷波形和底波情况来判断缺陷是危险性缺陷还是非危险性缺陷。缺陷回波动态波形模式可参考nb/t47013-2015附录q。
[0163]
实施例
[0164]
实施例1
[0165]
对比试块：
[0166]
由低合金钢和镍基合金焊接制得，焊缝厚度为150mm，其上设置的人工反射体为φ3mm横孔。
[0167]
其中，轴向对比试块三块，人工反射体垂直排列分别布置在焊缝中心，预堆边中心，镍基母材接近焊缝处。第一个人工反射体深度为10mm，其他距离间隔20mm，共设有7个。
[0168]
弧形周向对比试块一块，两个曲面同圆心，曲面的曲率半径分别为732和582mm。以
圆心角4
°
间隔设置9个人工反射体，深度分别为10、25.5、37.5、56、76.5、95、113.5、125.5和140.5mm。。
[0169]
探头组合参数：
[0170]
见检验工艺1)或3)中的探头组合参数。
[0171]
检验工艺：
[0172]
1)探头测试
[0173]
将所有斜探头在测试试块上测试探头前沿、探头延时和探头实际角度，结果如下：
[0174][0175]
其中，测试试块由不锈钢制成，包括一块周向测试试块和两块轴向测试试块。
[0176]
周向测试试块为弧形板材，其两个曲面的曲率半径与周向对比试块一相同。在左端上方与试块表面齐平处设置有半径为130mm的圆弧，在右端与试块表面齐平处设置有半径分别为30mm和80mm的同心圆弧，80mm的圆弧表面凹陷30mm。在试块中以圆心角度为4间隔
°
，按照深度5、15、25、35、45、55、65、75、85、95、105、115、125、135和145mm依次设置横通孔，如图8所示。
[0177]
轴向测试试块一的顶端表面呈向下凹陷的曲面，所述曲面的曲率半径为582mm。试块左侧与顶端齐平处向左突起四分之一圆，其半径为30mm；试块右侧与顶端齐平处向右突起半径为130mm的四分之一圆并与试块底端相切，其内还设有半径为80mm的同心圆弧，两圆心相距30mm。130mm圆弧表面凹陷30mm。
[0178]
轴向测试试块二为长方形板材，在短边上分别设置有圆弧。其中，试块左侧与顶端齐平处向左突起四分之一圆，其半径为130mm；试块右侧与顶端齐平处向右突起形成半径分别为30mm和80mm的四分之一圆的同心圆弧。试块的总长为720mm。80mm圆弧表面凹陷30mm。在靠近圆弧30mm处分别垂直设置横通孔，左侧的深度依次为5、25、45、65、85、105、125和145mm；右侧横通孔的深度依次为15、35、55、75、95、115和135mm。
[0179]
2)制作dac曲线：
[0180]
根据上表中获得的数据设定a型数字超声波检测仪器，利用四个对比试块中的φ3mm反射体制作dac曲线，扫查灵敏度为φ3-6db。
[0181]
3)手动超声波扫查
[0182]
对工件焊缝(150mm)表面进行处理，清除余高，使焊缝及两侧表面粗糙度不大于6.3um，表面不平度不大于0.5mm。
[0183]
检测部位和区域如下：
[0184]
[0185]
[0186][0187]
手动超声波检测工件的具体工艺如图8所示，扫查速度不大于100mm/s，探头扫查覆盖率不低于探头晶片的15％。
[0188]
同时，使用射线检查作为辅助检查。
[0189]
检测结果如下：
[0190][0191]
4)对检测结果进行判断与评定
[0192]
当检测结果显示具有裂纹、未完全熔合或未焊透的特征，则不论长度如何均不可接受缺陷；
[0193]
当超声波扫查时检测到缺陷的反射波幅超过参考水平波幅20％，且缺陷显示长度大于18mm时，为不可接受缺陷。
[0194]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0195]
以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。