一种异种钢T型接头焊缝超声检测试块及检测方法

技术领域

本发明涉及超声波探伤技术领域，具体涉及一种异种钢T型接头焊缝超声检测试块及检测方法。

背景技术

在建华龙一号核电站钢衬里为核2级部件，母材为碳钢和奥氏体不锈钢形成的T型接头焊缝，并要求对焊缝做超声检测。现有的同种钢之间的T型接头用超声波探伤方法来检验焊接效果，超声波可直接检查出焊缝缺陷，从而判定焊接的质量。由于异种钢焊接的超声检测难度与两种材质的声学特性差异相关，焊缝两侧材质的超声传播特性差异越大，超声检测的难度也就越大。目前行业标准仅仅对于异种接头对接焊缝有过描述，并未提及T型接头的异种钢焊缝的超声检测。因此研究异种钢T型接头焊缝超声检测意义重大。

发明内容

本发明目的在于：为了解决核电站特殊结构，异种钢T型接头焊缝的超声波检测技术难题，提供一种异种钢T型接头焊缝超声检测试块及检测方法，通过设计检测试块，用来调节超声检测的灵敏度和工艺验证，测试出检测方法的可行性。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种异种钢T型接头焊缝超声检测试块，所述试块包括对比试块1、对比试块2和模拟试块，所述试块与待测实体焊缝材质、坡口结构、焊接方法相同，所述试块上沿焊缝长度方向设有多个横孔，其中，所述对比试块1上的横孔设置在坡口熔合面上，所述对比试块2上的横孔设置在焊缝跟翼板熔合面上，所述模拟试块上的横孔设置在两侧，一侧设置在坡口熔合面上，另一侧设置在焊缝跟翼板熔合面上。

在一些实施例中，所述对比试块1上的横孔有三个，且横孔位置分别为坡口熔合面上距腹板侧面的距离为T/4、T/2、3T/4，其中T为腹板厚度。

在一些实施例中，所述对比试块1上距腹板侧面的距离为T/4、3T/4的横孔位于一侧，距腹板侧面的距离为T/2的横孔位于另一侧。

在一些实施例中，所述对比试块2上的横孔有三个，且横孔位置分别为焊缝跟翼板熔合面上距腹板侧面的距离为T/4、T/2、3T/4，其中T为腹板厚度。

在一些实施例中，所述对比试块2上距腹板侧面的距离为T/4、3T/4的横孔位于一侧，距腹板侧面的距离为T/2的横孔位于另一侧。

在一些实施例中，所述模拟试块上设置在坡口熔合面上的横孔有两个，设置在焊缝跟翼板熔合面上的横孔有三个。

在一些实施例中，所述模拟试块上设置在坡口熔合面上的两个横孔分别靠近腹板的两个侧面。

在一些实施例中，所述模拟试块上设置在焊缝跟翼板熔合面上的两个横孔分别靠近加强焊角边缘，另一个横孔位于腹板侧熔合线的中间。

在一些实施例中，所述横孔的孔径为Φ2mm±0.02mm，孔深至少为40mm，垂直度＜0.05。

第二方面，本发明提供了一种利用如第一方面所述的异种钢T型接头焊缝超声检测试块的检测方法，包括以下步骤：

步骤1、确定T型接头焊缝超声检测的位置和方向；

步骤2、根据超声检测的位置和方向选择对应的超声探头；

步骤3、根据超声检测的位置和方向，利用对比试块1和对比试块2上的参考反射体和反射面分别绘制DAC曲线，并设定基准灵敏度；

步骤4、根据设定的基准灵敏度，在模拟试块上进行测试，确保模拟试块上的横孔能有效检测出来，然后对T型接头焊缝进行探测，根据缺陷显示情况评判验收。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过制作对比试块1、对比试块2和模拟试块，并通过在焊缝不同位置处设置横孔形成人工缺陷，对比试块1和对比试块2用来调节超声检测的灵敏度，模拟试块用作超声检测的工艺验证，以模拟工件最极端的条件，测试出检测方法的可行性，制定的检测方法可以将模拟试块上人工伤检测出来，提高了异种钢T型接头焊缝超声检测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1为本发明中的对比试块1的示意图；

图2为本发明中的对比试块2的示意图；

图3为本发明中的模拟试块的示意图；

图4为本发明中的超声检测的位置及方向示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：存在A，同时存在A和B，存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

实施例1

请参照图1-图3，本申请实施例中提供的一种异种钢T型接头焊缝超声检测试块，所述试块包括对比试块1、对比试块2和模拟试块。

所述试块与待测实体焊缝材质、坡口结构、焊接方法相同，所述试块上沿焊缝长度方向设有多个横孔。

其中，所述对比试块1上的横孔设置在坡口熔合面上，所述对比试块2上的横孔设置在焊缝跟翼板熔合面上，所述模拟试块上的横孔设置在两侧，一侧设置在坡口熔合面上，另一侧设置在焊缝跟翼板熔合面上。

需要说明的是，本实施例中母材分别为碳钢和奥氏体不锈钢形成T型接头，其中，腹板竖直设置，为碳钢材质；翼板水平设置在腹板下端，为奥氏体不锈钢材质；在腹板与翼板之间形成T型接头焊缝。

根据本申请的一些实施例，所述对比试块1上的横孔有三个，且横孔位置分别为坡口熔合面上距腹板侧面的距离为T/4、T/2、3T/4，其中T为腹板厚度。对比试块1上的三个横孔分别为孔1、孔2和孔3。

根据本申请的一些实施例，所述对比试块1上距腹板侧面的距离为T/4、3T/4的横孔位于一侧，距腹板侧面的距离为T/2的横孔位于另一侧。即对比试块1上的孔1、孔2位于试块沿焊缝长度方向的一侧，孔3则位于试块另一侧。

根据本申请的一些实施例，所述对比试块2上的横孔有三个，且横孔位置分别为焊缝跟翼板熔合面上距腹板侧面的距离为T/4、T/2、3T/4，其中T为腹板厚度。对比试块2上的三个横孔分别为孔4、孔5和孔6。

根据本申请的一些实施例，所述对比试块2上距腹板侧面的距离为T/4、3T/4的横孔位于一侧，距腹板侧面的距离为T/2的横孔位于另一侧。即对比试块2上的孔4、孔5位于试块沿焊缝长度方向的一侧，孔6则位于试块另一侧。

根据本申请的一些实施例，所述模拟试块上设置在坡口熔合面上的横孔有两个，设置在焊缝跟翼板熔合面上的横孔有三个。

具体地，模拟试块上的横孔分别为孔7、孔8、孔9、孔10、孔11。其中，孔7、孔8位于试块沿焊缝长度方向的一侧，且位于坡口熔合面上；孔9、孔10、孔11位于试块另一侧，且位于焊缝跟翼板熔合面上。

根据本申请的一些实施例，所述模拟试块上设置在坡口熔合面上的两个横孔分别靠近腹板的两个侧面。即模拟试块上的孔7和孔8应尽可能靠近腹板表面，从而模拟腹板侧最难检测出的情况。

根据本申请的一些实施例，所述模拟试块上设置在焊缝跟翼板熔合面上的两个横孔分别靠近加强焊角边缘，另一个横孔位于腹板侧熔合线的中间。模拟试块上的孔9和孔11应尽可能靠近加强焊角边缘，从而模拟翼板侧最难检测出的情况；模拟试块上的孔10位于试块的腹板侧熔合线的中间，从而模拟未焊透缺陷的检测情况。

根据本申请的一些实施例，所述横孔的孔径为Φ2mm±0.02mm，孔深至少为40mm，垂直度＜0.05。通过在试块上的焊缝区域钻设横孔作人工缺陷。横孔的垂直度可以理解为其轴线垂直于腹板沿焊缝长度方向的两个端面。

实施例2

本申请实施例中提供的一种利用如实施例1所述的异种钢T型接头焊缝超声检测试块的检测方法，包括以下步骤：

步骤1、确定T型接头焊缝超声检测的位置和方向；

步骤2、根据超声检测的位置和方向选择对应的超声探头；

步骤3、根据超声检测的位置和方向，利用对比试块1和对比试块2上的参考反射体和反射面分别绘制DAC曲线，并设定基准灵敏度；

步骤4、根据设定的基准灵敏度，在模拟试块上进行测试，确保模拟试块上的横孔能有效检测出来，然后对T型接头焊缝进行探测，根据缺陷显示情况评判验收。

根据本申请的一些实施例，步骤1中T型接头焊缝超声检测时按图4中的1～9号位置和方向进行扫查。其中1～4号位置从腹板两侧探测，5～9号位置从翼板下侧探测。

根据本申请的一些实施例，步骤2中超声探头的选择具体如下：

21)探头选择：腹板侧1～4号位置采用折射角为(60°或70°)和45°两种纵波双晶斜探头检测；

22)探头选择：翼板侧5～8采用折射角为(60°或70°)和45°两种纵波双晶斜探头检测；

23)探头选择：翼板侧9号位置采用纵波双晶直探头检测。

根据本申请的一些实施例，步骤3中具体操作如下：

31)灵敏度调节：腹板侧1～4号位置检测时(斜探头，探头检测面为腹板)，利用对比试块1中孔1、孔2、孔3制作DAC曲线，此时检测坡口熔合线及附近的缺陷，并以此作为灵敏度的比较；

32)灵敏度调节：腹板侧1～4号位置检测时(斜探头，探头检测面为腹板)，利用对比试块2中孔4、孔5、孔6制作DAC曲线，此时检测焊缝跟翼板熔合面及附近缺陷，并以此作为灵敏度的比较；

33)灵敏度调节：腹板侧5～8号位置检测时(斜探头，探头检测面为翼板)，利用对比试块1中孔1、孔2、孔3制作DAC曲线，此时检测坡口熔合线及附近的缺陷，并以此作为灵敏度的比较；

34)灵敏度调节：腹板侧5～8号位置检测时(斜探头，探头检测面为翼板)，利用对比试块2中孔4、孔5、孔6制作DAC曲线，此时检测焊缝跟翼板熔合面及附近缺陷，并以此作为灵敏度的比较；

35)灵敏度调节：直探头，腹板侧9号位置检测时，利用对比试块1中孔1、孔2、孔3及对比试块2中的孔6制作DAC曲线，此时检测坡口熔合线及附近的缺陷，并以此作为灵敏度的比较。也可以选择其中一个孔(跟缺陷位置距离相当)，将波高调整至满屏波高的80％，以此为基准进行灵敏度调节。

根据本申请的一些实施例，步骤4中检测前，应在模拟试块上极端设置的横孔上进行测试，保证模拟试块上的孔7～孔11均能有效检测出来。

检测时，记录灵敏度比基准灵敏度高6dB，检测灵敏度比基准灵敏度至少高10dB，或者，最大组织结构噪声不应超过满屏波高的20％。采用一次波进行检测和评价。

显示的测定，所有的显示测定均按31条～35条中对比试块中埋藏深度和位置最为接近的参考反射体比较并进行测定。

根据本申请的一些实施例，步骤4中验收标准具体为：

a、任何一个缺陷显示，其幅度Hd≥DAC-10dB时，宜加以估判。

b、任何一个缺陷显示，其幅度Hd≥DAC-6dB时，应记录。

c、除另有规定外，具有下列缺陷之一的焊接接头，不予验收:

c1、有平面型显示的焊接接头；

c2、幅度在表1和表2规定的适用范围内的非平面型显示，其长度大于相应的最大允许长度时。

表1工件厚度不小于50mm

表2工件厚度小于50mm

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。