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奥氏体不锈钢小径管焊缝缺陷多模式超声复合全聚焦成像研究
摘要
奥氏体不锈钢小径管常用于高要求的工业管道系统中，其焊接质量对于管道系统的安全运行具有重要影响。因此，对于奥氏体不锈钢小径管焊缝缺陷的检测和评估显得尤为重要。本文通过对不同模式的超声检测方法进行综合比较研究，选择其中的全聚焦成像技术进行探究，并结合实验验证了该技术在奥氏体不锈钢小径管焊缝检测中的应用。
关键词：奥氏体不锈钢小径管；焊缝；缺陷；超声检测；全聚焦成像技术
Abstract
Austeniticstainlesssteelsmalldiameterpipesarecommonlyusedinhigh-demandindustrialpipelinesystems,andthequalityofweldinghassignificantimpactonthesafeoperationofthepipelinesystem.Therefore,thedetectionandevaluationofausteniticstainlesssteelsmalldiameterpipewelddefectsareparticularlyimportant.Inthispaper,thecomprehensivecomparisonofdifferentmodesofultrasonictestingmethodswascarriedout,andthefull-focusingimagingtechnologywasselectedforexploration.Combinedwithexperiments,theapplicationofthistechnologyinthedetectionofausteniticstainlesssteelsmalldiameterpipeweldswasverified.
Keywords:austeniticstainlesssteelsmalldiameterpipe,weld,defect,ultrasonictesting,full-focusingimagingtechnology
一、引言
奥氏体不锈钢是一种重要的工程材料，在工业管道系统中广泛采用。而在该系统中，管道的连接，即焊接技术是管道系统中极其重要的环节。焊接技术质量的高低，直接关系到管道系统是否能正常运行并确保工作人员的安全。因此，对于奥氏体不锈钢小径管焊缝的检测和评估显得尤为重要。
市场上有许多检测方法常用于检测管道焊接缺陷，如透射式、反射式、激光扫描方法等。这些方法各有优缺点，适用性有所不同。在实际应用过程中，超声检测成为了一种广泛应用、性价比高、效果稳定的检测方法。而现今广泛采用的超声探伤技术有多角度、多频率等多种方法。其中全聚焦成像技术是比较新的技术，具有非常明显的优势。
本文通过对不同模式的超声检测方法进行综合比较研究，选择其中的全聚焦成像技术进行探究，并结合实验验证了该技术在奥氏体不锈钢小径管焊缝检测中的应用。
二、奥氏体不锈钢小径管焊缝检测技术
奥氏体不锈钢小径管焊缝在生产和使用过程中极易产生缺陷，如气孔、夹渣、裂纹、焊区变形、氧化物等，严重破坏了其使用性能和安全性，因此在生产过程中需要对焊缝进行严格的检测与评价。
超声检测技术是一种无损检测方法，主要应用于引导波的检测或反射波的检测，由于管道在使用过程中波动性较大，因此采用引导波的方式进行检测可以更加有效地检测到管道中的缺陷并进行判断。
超声检测技术根据其检测形式和检测模式的不同，可分为透射式和反射式，透射式主要利用两个探头，在被探测物表面形成一条探测线，较为适用于易于引导波扩散到的物体；反射式检测主要是利用回波来判断被检测物体内部的变化。在焊接检测领域中，常采用反射式检测技术。
超声探伤的信号处理主要包括多模式、多角度、多频率等处理技术。其中，多模式处理是指利用超声波在物体中的传播过程中不同模态产生的信号，进行处理与分析。由此得到的图像信息可以提供被测物体的各种信息。此外，在多角度处理中，通过使用不同的角度来检测物体内各种缺陷；而选择不同的频率则可以有效地检测到被测物体的不同深度。
全聚焦成像技术是近年来发展起来的新技术，它是一种三维成像技术，能够产生比传统超声成像更加精确的成像结果。在全聚焦成像技术中，通过利用多个探头同时进行探测，将多个探头的反射数据通过数学算法进行处理，并将处理后的数据投影到三维成像空间中，最终得到全彩色的三维成像结果。
三、实验方法及结果
本文通过实验探究了全聚焦成像技术在奥氏体不锈钢小径管焊缝检测中的应用。实验选用的材料为奥氏体不锈钢小径管，焊缝部分热影响区为主要焊缝缺陷区。超声检测设备选用美国GE全数字化多通道超声探伤仪USH101。
实验采用了反射式超声检测技术