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      奧氏體不銹鋼管顯微組織對超聲檢測的影響

      發布時間:2020-04-18 14:43:20 - 點擊數:-TAG: - 關鍵詞:奧氏體不銹鋼管顯微組織對超聲檢測的影響
      中化所檢測儀器

      奧氏體不銹鋼具有優異的抗腐蝕性、良好的高溫抗氧化性和低溫韌性,具有很高的經濟價值。在火力發電機組鍋爐中,鍋爐“四管” 已大量使用小口徑奧氏體不銹鋼管。由實踐可知,奧氏體鋼焊接接頭易產生未熔合和晶界裂紋等面狀缺陷,這些缺陷很難通過射線探傷檢出,而超聲檢測正適合于探測此類缺陷。在奧氏體不銹鋼焊縫的超聲檢測中,焊縫金屬顯微組織的變化可對超聲波的傳播特性產生影響,使得超聲波在不銹鋼中的傳播機理變得復雜。

      試驗材料為304奧氏體不銹鋼(06Cr19Ni10)鋼管和20碳鋼鋼管,規格為Φ114 mm×16 mm。清除奧氏體不銹鋼管和20碳鋼鋼管表面的氧化物及油污,焊接接頭處開V型坡口,坡口角度為60°。對奧氏體不銹鋼管采用氬弧焊(GTAW)打底,手工電弧焊(SMAW)焊兩層的焊接方式,作為1號試樣;對奧氏體不銹鋼管采用全氬弧焊的焊接方式作為2號試樣,焊條型號為ER308L,焊條直徑Φ2 mm,焊接電流為80~120 A,電弧電壓為10~23 V,焊接速度為6~10 cm/min。對20碳鋼鋼管采用全氬弧焊的焊接方式作為3號試樣,與采用同種焊接方式的2號試樣作對比,選用常規焊接參數。

      焊好試樣后,在3個試樣的內外壁焊縫中心加工刻槽,刻槽長度為14 mm,深度為1.2 mm,內外壁的刻槽錯開,防止超聲檢測時人工刻槽缺陷產生干擾。

      在鋼管試樣對接焊縫區(圖1)的焊縫、熔合線、母材部位分別取樣,經磨制、拋光得到光亮的觀察面后,使用HCl+FeCl3試劑進行侵蝕。使用XJB-200/Axio Imager A2M光學顯微鏡進行顯微組織觀察。

      奧氏體不銹鋼

      采用數字式超聲波探傷儀USM GO對3個試樣的焊縫區和端角進行檢測,以比較不同反射體對超聲波的反射當量;同時采用一收一發兩個探頭放于焊縫兩側,測試超聲波通過焊縫的聲衰減情況。

      結果表明:在兩種不同的焊接方法下,奧氏體不銹鋼管母材及焊縫的顯微組織狀態基本相同,對超聲檢測的影響沒有太大差異,各反射體的反射回波幅值差值都在2 dB以下。

      在相同的全氬弧焊焊接方法下,奧氏體不銹鋼管和20碳鋼鋼管的焊縫顯微組織明顯不同,奧氏體鋼比碳鋼組織晶粒粗大,顯微組織不均勻,呈各向異性,散射比鐵素體焊縫嚴重,聲波衰減大。20碳鋼鋼管的母材及焊縫刻槽反射的超聲回波比奧氏體不銹鋼管的高5.8 dB以上,信噪比高4 dB以上;碳鋼焊縫跨焊縫的聲衰減比奧氏體不銹鋼的低19 dB,奧氏體不銹鋼衰減強烈,且信噪比差。說明超聲波在奧氏體不銹鋼管焊縫內的傳播效果較差,檢測存在一定困難。

      用不同探頭對不同試樣的反射體探測效果有所不同。兩種臨界縱波雙晶探頭的靈敏度和信噪比均很高,信噪比在20 dB以上,在檢測表面缺陷時能獲得很好的檢測效果。

      來源:《理化檢驗-物理分冊》

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