奥氏体不锈钢焊缝超声衍射时差法检测的有限元仿真及应用

(1.宁波市特种设备检验研究院，宁波 315048；2.南昌航空大学 无损检测教育部重点实验室，南昌 330063)

奥氏体不锈钢焊缝结构广泛应用于石油、化工、核电、航空航天等工业领域。由于焊缝接头常年服役于高温高压、腐蚀、冲刷、放射性的恶劣环境中，是完整构件的薄弱区域，为了保障构件的安全运行，需对该区域实施无损检测[1]。由于焊缝组织较为粗大且各向异性，通常采用低频横波脉冲反射法进行无损检测。然而，常规超声检测技术存在定位不准、信噪比低、穿透性差、定量难的问题。特别是常规超声检测技术是基于幅度定位的，其幅度衰减及噪声干扰容易造成定量误差大。超声衍射时差法(TOFD)是焊缝无损检测最有效的方法之一，具有检测信息丰富、抗噪声强、效率高、定位定量准确等优势[2-3]。TOFD检测技术通过衍射波时差代替脉冲幅度定量缺陷，可避免常规方法中缺陷反射波幅度较低及噪声干扰对检测结果的影响。尽管如此，将超声TOFD检测技术应用于不锈钢检测同样存在检测信号衰减过大、信噪比低的问题。目前，超声TOFD检测方法主要应用于普通钢焊缝的检测中，研究领域包括：检测信号处理、检测盲区、检测图像分析、缺陷自动识别等[4-6]。超声波在奥氏体不锈钢焊缝中传播的机理研究是提高焊缝超声TOFD检测效力的重要基础，对于优化检测参数、革新检测方法、解释检测结果具有重要作用。

笔者充分考虑焊缝组织结构的各向异性特征对超声波束的影响，基于有限元方法建立了奥氏体不锈钢焊缝的超声TOFD检测仿真模型；……