奥氏体不锈钢焊缝超声波检测

10.5.1　奥氏体不锈钢焊缝超声波检测

奥氏体不锈钢焊缝凝固时未发生相变，室温下仍以铸态柱状奥氏体晶粒存在，这种柱状晶的晶粒粗大，组织不均，具有明显的各向异性，给超声波检测带来许多困难。

奥氏体不锈钢焊缝的柱状晶粒取向与冷却方向、温度梯度有关。一般晶粒沿冷却方向生长，取向基本垂直于熔化金属凝固时的等温线。对于堆焊试样，晶粒取向基本垂直于母材板面，而对接焊缝晶粒取向大致垂直于坡口面，如图10.5－1所示。

图10.5－1　奥氏体晶粒取向图

对于这种晶粒，从不同方向探测引起的衰减与信噪比不同。当波束与柱状晶夹角较小时其衰减较小，信噪比较高。当波束垂直于柱状晶时其衰减较大、信噪比较低。这就是衰减与信噪比的各向异性。

手工多道焊成的奥氏体不锈钢焊缝，由于焊接工艺、规范存在差异，致使焊缝中不同部位的组织不同，声速及声阻抗也随之发生变化，从而使声束传播方向产生偏离，出现底波游动现象，不同部位的底波幅度出现明显差异，给缺陷定位带来困难。

1）检测条件的选择

超声波无损检测中的信噪比及衰减与波长有关，当材质晶粒较粗，波长较短时，信噪比低，衰减大。奥氏体焊缝中危险性缺陷的取向大多与检测面成一定的角度，为了有效地检出焊缝中这种危险性缺陷，一般需要采用纵波斜探头，利用折射纵波来进行检测。纵波斜探头的折射角要合理选择。常用的是单晶纵波斜探头和双晶纵波斜探头。前者用于探测深度较大的缺陷，后者用于探测深度较浅的缺陷。实验证明，对于对接焊缝，采用纵波折射角β为45°的纵波斜探头检测，信噪比较高，衰减较小。当焊缝较薄时，也可采用β为60°或70°的探头检测。由于奥氏体不锈钢焊缝晶粒粗大，宜选用较低的频率，通常为0.5～2.5MHz。

2）奥氏体不锈钢焊缝检测对比试块

奥氏体不锈钢焊缝检测时，一般利用材质、几何形状、焊接工艺与工件相同的参考试块上的长横孔来调整。长横孔的直径有2mm、3mm、4mm、6mm等几种，具体尺寸由设计图技术要求确定，或委托单位与检测单位协商确定。

3）纵波斜探头探测

利用纵波斜探头探测工件时，一般采用一次波而不用二次波。因为折射波中同时存在纵波和横波两种波，在工件中传播至底面反射后会产生波形转换，使得波型更为复杂。因而，一次波之后，示波屏上杂波多，灵敏度低，判伤困难。即使利用一次波探测，缺陷判别与定位也比横波检测时困难，检测时要引起注意。