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無損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)歷一個(gè)世紀(jì)，盡管該技術(shù)本身并非一種生產(chǎn)技術(shù)，但其技術(shù)水平卻能反映該部門、該行業(yè)該地區(qū)甚至該國(guó)的工業(yè)技術(shù)水平。無損檢測(cè)技術(shù)所能帶來的經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。統(tǒng)計(jì)資料顯示，經(jīng)過無損檢測(cè)后的產(chǎn)品增值情況大致是，機(jī)械產(chǎn)品為5%，國(guó)防、宇航、原子能產(chǎn)品為12%-18%，火箭為20%。例如，德國(guó)奔馳公司汽車幾千個(gè)零件采用無損檢測(cè)后，整車運(yùn)行公景數(shù)提高了一倍，這大大提高了產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力；日本小汽車生產(chǎn)中30%零件采用無損檢測(cè)后質(zhì)量迅速超過美國(guó)。德國(guó)科學(xué)家認(rèn)為，無損檢測(cè)技術(shù)是機(jī)械工業(yè)的四大支柱之一。美國(guó)前總統(tǒng)里根曾說：“沒有先進(jìn)的無損檢測(cè)技術(shù)，美國(guó)就不可能享有在眾多領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。”可見現(xiàn)代工業(yè)足建立在無損檢測(cè)基礎(chǔ)上。世界各國(guó)都對(duì)無損檢測(cè)給予了高度的重視。

    無損檢測(cè)的方法很多，最常用的無損檢測(cè)方法有五種：超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)、渦流榆洲、磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)，他們已成為生產(chǎn)中的常規(guī)無損檢測(cè)技術(shù)。目前，五大常規(guī)檢測(cè)方法中，渦流檢測(cè)、磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)只適用于檢測(cè)表面和近表面的缺陷，而實(shí)際生產(chǎn)中使用的奧氏體不銹鋼通常為中厚板和厚板，這三種方法對(duì)于材料內(nèi)部，尤其是焊縫熔合線附近等易丁產(chǎn)生缺陷的位置的檢測(cè)無能為力。射線檢測(cè)方法具有一定的穿透能力，但它對(duì)裂紋等面積型缺陷不敏感，而且設(shè)備復(fù)雜、還需要專門的防護(hù)裝置，另外當(dāng)被檢材料厚度較大時(shí)也會(huì)由于衰減增加使靈敏度大大降低。這些缺點(diǎn)使射線檢測(cè)的使用受到了局限。與射線檢測(cè)相比，超聲檢測(cè)方法具有穿透力強(qiáng)、靈敏度高、無毒無害、檢測(cè)速度快、設(shè)備簡(jiǎn)便、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)。憑借著以上諸多優(yōu)點(diǎn)，超聲無損檢測(cè)在奧氏體不銹鋼管焊縫的檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用，成為領(lǐng)域中最為常用的檢測(cè)方法。

    超聲檢測(cè)與射線檢測(cè)相比，對(duì)不同形狀的缺陷有更大的適應(yīng)性。它不僅對(duì)夾渣和氣孔等體積型缺陷很敏感，而且對(duì)平面缺陷也有較高的靈敏性。此外，超聲波對(duì)人體無害，并且檢測(cè)速度快，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)白動(dòng)化，因此應(yīng)用最為廣泛。超聲檢測(cè)方法除了具有設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便和安全性好，檢測(cè)范圍廣等根本性的優(yōu)點(diǎn)外，超聲檢測(cè)產(chǎn)生的時(shí)域波形信號(hào)形式，使得計(jì)算機(jī)信號(hào)處理、模式識(shí)別和人工智能等技術(shù)能夠方便的用于檢測(cè)過程。計(jì)算機(jī)在超聲檢測(cè)中的應(yīng)用，也使得超聲檢測(cè)的可靠性越來越高，目前在奧氏體焊縫的檢測(cè)應(yīng)用巾越來越廣泛。

    奧氏體不銹鋼管是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼管。鋼中含Cr約18%、Ni8%~10%、C約0. 1%時(shí)，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼管包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎(chǔ)上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發(fā)展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼管無磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過相變使之強(qiáng)化，儀能通過冷加工進(jìn)行強(qiáng)化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，則具有良好的易切削性。奧氏體不銹鋼管除耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕外，如果含有Mo、Cu等元素還能耐尿素等的腐蝕，鋼中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可顯著提高其耐晶問腐蝕性能。此外，高硅的奧氏體不銹鋼管對(duì)濃硝酸有良好的耐蝕性。

    由于奧氏體不銹鋼管具有全面的和良好的綜合性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。在航天工業(yè)中，1Cr17Ni7焊縫結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于壓力穩(wěn)定的硬殼式機(jī)身結(jié)構(gòu)、艙壁和高溫壓力容器等設(shè)備中；0Cr18Ni9、0Cr18NilNb和0Cr21Ni6Mn9N焊縫結(jié)構(gòu)用于液體燃料儲(chǔ)藏。在石油工業(yè)中，奧氏體不銹鋼管焊縫結(jié)構(gòu)也被廣泛的采用，如勘探開發(fā)鉆井設(shè)備中的厚壁無磁鉆鋌，壁厚一般在30～100mm之問；煉化行業(yè)中，大型的煉廠加工設(shè)備，除了殼體內(nèi)層不用不銹鋼管外，其加熱爐管、冷凝管、循環(huán)及輸送管，也多存在奧氏體不銹鋼管焊縫結(jié)構(gòu)。此外，厚板奧氏體不銹鋼管焊縫結(jié)構(gòu)還廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、造紙工業(yè)、精煉油工業(yè)、食品工業(yè)，纖維工業(yè)和原子能發(fā)電等領(lǐng)域。

    超聲波檢測(cè)雖然具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，但由于奧氏體不銹鋼管焊縫的特殊結(jié)構(gòu)，使得超聲在檢測(cè)奧氏體不銹鋼管焊縫時(shí)遇到了諸多難點(diǎn)。

    不銹鋼管母材晶粒度普遍比碳鋼大。超聲波的散射衰減隨平均晶粒度的增大而增大，當(dāng)晶粒度在3#以下（平均晶粒直徑在0.125mm以上）時(shí)，散射衰減特別明顯，因而有可能得不到足夠的信噪比。而且，超聲波在粗大的奧氏體組織中傳播時(shí)，被晶粒散射的超聲波有部分會(huì)返回探頭，在示波屏上出現(xiàn)噪聲信號(hào)即草狀回波。此草狀回波的出現(xiàn)還與頻率有關(guān)，即相關(guān)于波長(zhǎng)與晶粒大小的比值。

    不僅如此，奧氏體不銹鋼管焊縫與母材相比，晶粒尺寸更大、組織結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出更為顯著的各向異性，超聲波在奧氏體焊縫中的傳播規(guī)律也發(fā)生了較大變化。一般，奧氏體焊接金屬是取向整齊的柱狀晶組織，柱狀晶層層疊疊大致沿壁厚方向成長(zhǎng)。超聲波在焊縫中傳播時(shí)，會(huì)受到其晶粒直徑和柱狀晶組織所具有的彈性各向異性的嚴(yán)重影響，引起聲速變化，散射衰減增大，波束偏移。

    由于超聲波在奧氏體不銹鋼管中特殊的傳播特性,給奧氏體焊縫的超聲波檢測(cè)帶來了許多困難和問題：

    (1)超聲傳播方向變化帶來的問題：超聲波在焊接金屬與母材界面上的折射和波型轉(zhuǎn)換、焊縫金屬組織成長(zhǎng)方向引起傳播路徑的變化等，都有可能影響反射源的定位精度。另外，柱狀晶散射回波和界面回波的發(fā)生，又可能產(chǎn)生類似缺陷回波的假信號(hào)，造成誤判。

    (2)散射衰減和草狀回波帶來的問題：因散射衰減厲害，草狀回波起伏，信噪比降低，要檢測(cè)焊接金屬內(nèi)的缺陷，或通過焊縫檢測(cè)另一側(cè)母材（熱影響區(qū)）的缺陷，靈敏度皆受影響。而且，衰減程度因探測(cè)部位而異，要根據(jù)缺陷回波高度對(duì)缺陷作定量評(píng)價(jià)(DAC%)，會(huì)有誤差。

    (3)超聲波束變型帶來的問題：超聲在傳播過程中，波束擴(kuò)散變形，會(huì)導(dǎo)致基于波束形狀的缺陷測(cè)長(zhǎng)測(cè)高方法（如6dB、20dB法等）精度下降。由于超聲波在奧氏體組織中傳播時(shí)遇到了上述諸多復(fù)雜的問題，使得對(duì)奧氏體不銹鋼管焊縫進(jìn)行超聲無損檢測(cè)變得困難重重。為此，必須找到行之有效的、適用于奧氏體焊縫的超聲檢測(cè)方法，來滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的要求。