一种用于镍基合金焊缝超声检测的对比试块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于镍基合金焊缝超声检测的对比试块，包括厚度为T的母材，所述的母材前侧设置焊缝，焊缝上开有三个以上的第一横孔和一个第二横孔，两个第一横孔之间的距离不小于12mm，第二横孔到母材上表面的距离为T-5mm；母材上设置三个以上的第三横孔，第三横孔与母材上表面的距离是首项为10mm、公差为20mm的等差数列；焊缝、第一横孔和第二横孔位于母材的同一侧，第三横孔位于母材的另一侧；母材右端设置半径分别为50mm的第一圆弧块和半径为25mm的第二圆弧块，且第一圆弧块和第二圆弧块的厚度之和与母材的宽度相等。有益效果是：在检测过程中声波的重叠部分小，声波的相互干扰小，检测的精度高。
【专利说明】一种用于镍基合金焊缝超声检测的对比试块
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种用于镍基合金焊缝超声检测的对比试块。
【背景技术】
[0002] 在石化化工领域，广泛采用抗高温氧化和耐腐蚀镍基合金（UNS N08810)制造的压 力容器。该材料在常温下，主要以奥氏体形态存在，故该材料具有奥氏体不锈钢类似的声学 特征。为了保证这些设备的质量，需要对这些焊缝内部质量进行无损检测。可选方案一般 有射线和超声两种，其中超声检测由于镍基合金焊缝组织晶粒粗大和声各向异性的因素， 难以进行有效检测。设备在制造过程中，制造厂一般采用射线检测，不仅成本高、效率低，且 对于厚度超过50mm镍基合金焊缝，采用加速器或γ源配合T2类胶片对其进行检测，对于 一些细微裂纹检出率仍较低。而该设备通常要求在热处理前后进行超声检测，防止出现再 热裂纹给设备运行带来安全隐患。开发镍基合金焊缝检测系统，克服超声检测的困难，满足 信噪比和灵敏度要求，是无损检测领域急需解决的问题。
[0003] 虽然无损检测标准JB/T4730. 3-2005《承压设备无损检测》附录N规定了奥氏体 不锈钢焊缝的超声检测，也给出了调节灵敏度的试块，但是在奥氏体不锈钢超声检测当中， 最大的问题信噪比不足以及难以达到所需灵敏度，没有解决方案。同时该对比试块人工反 射体设置在母材上，并不能代表焊缝可检性。现行采购的对比试块，一般采用30mm薄板对 接焊缝的形式，与实际工件焊接方式及焊接工艺相差较大。上述《承压设备无损检测》标准 中规定的试块不能在检测前测试系统是否具有足够的信噪比以及能否达到指定灵敏度，同 时4730. 3-2011审批稿当中附录N将检测范围由板厚50mm扩大到80mm，不能解决附录N的 对比试块检测范围不足的问题。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的是提供一种用于镍基合金焊缝超声检测的对比试块，解决现有 技术中检测精度不高、不便于携带的技术缺陷。
[0005] 为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：
[0006] -种用于镍基合金焊缝超声检测的对比试块，包括厚度为T的母材，
[0007] 所述的母材前侧设置焊缝，焊缝上自上而下开有三个以上的第一横孔和一个位于 最下端的第一横孔正下方的第二横孔，相邻的两个第一横孔之间的距离不小于12mm，所述 的第二横孔到母材上表面的距离为T-5mm ;
[0008] 所述母材上自上而下设置三个以上的第三横孔，所述的第三横孔与母材上表面的 距离是首项为l〇mm、公差为20mm的等差数列；
[0009] 所述的焊缝、第一横孔和第二横孔位于母材的同一侧，第三横孔位于母材的另一 侧；
[0010] 所述的母材右端设置半径分别为50mm的第一圆弧块和半径为25mm的第二圆弧 块，所述的第一圆弧块位于第二圆弧块的后方，且第一圆弧块和第二圆弧块的厚度之和与 母材的宽度相等。
[0011] 作为本实用新型的进一步改进，所述的第一横孔与母材上表面的距离是首项为 T/4、公差为T/4的等差数列。
[0012] 作为本实用新型的更进一步改进，所述的第三横孔中心连线与焊缝大坡口边沿相 切。
[0013] 本实用新型的有益效果是：可以同时测试镍基合金超声检测系统是否具有足够 的信噪比和调节检测系统的精等，还使用方便，易于携带，适合现场检测、调试。另外，孔的 位置分布做了最佳优化，使得同一试块上的相邻孔不相互干扰。且根据焦点较大的纵波双 晶斜探头晶片尺寸较大的特点，适当加宽了试块宽度(第一圆弧块和第二圆弧块的厚度之 和)，增加了探头与试块接触面积，使得测试较为稳定、快捷，同时避免了侧壁干扰。在焊缝 中心设置横孔是在实际检测当中，根据缺陷解剖的位置统计的结果设置，针对性强。同时在 焊缝上增加了一个第二横孔，可以方便测试该试块焊缝上最大深度信噪比，对该焊缝的可 检性评价提供了参考。
[0014] 焊缝与第三横孔位于母材的两侧，即第一横孔和第二横孔与第三横孔位于母材的 两侧，在检测过程中声波的重叠部分小，声波的相互干扰小，检测的精度高。
[0015] 本发明配合纵波双晶斜探头，在试块宽度上增宽至60mm，较好地解决检测前双晶 片纵波斜探头与较窄对比试块的接触不良的问题。该用于镍金合金焊缝超声检测的对比试 块组可以测试镍基焊缝超声检测系统能力，其中在焊缝中心线上距对比试块上表面最大距 离处设置长横孔，可以测试超声检测系统的特定深度最大信噪比。同时，该对比试块可以用 于纵波双晶斜探头、横波单晶斜探头、纵波单晶斜探头等检测如灵敏度、扫描范围等调节， 检测后超声系统复核，还可以携带到现场进行现场调试。
[0016] 第三横孔中心连线与焊缝大坡口边沿相切，便于确定第三横孔与母材侧面的距 离，起到对第三横孔定位的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0018] 图2是图1的P向视图。
[0019] 图3是探头放置在试块上的示意图。
[0020] 图4是制作DAC曲线时的波形样图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做进一步的说明。
[0022] 如图1和图2所示的用于镍基合金焊缝超声检测的对比试块，包括厚度为T的母 材1，所述的母材1前侧设置焊缝2,焊缝2上自上而下开有三个第一横孔3和一个位于最 下端的第一横孔3正下方的第二横孔4,所述的第一横孔3与母材1上表面的距离是首项 为T/4、公差为T/4的等差数列，所述的第二横孔4到母材1上表面的距离为T-5mm ;所述母 材1上自上而下设置三个第三横孔5,所述的第三横孔5与母材1上表面的距离是首项为 10mm、公差为20mm的等差数列；所述的焊缝2、第一横孔3和第二横孔4位于母材1的同一 侦牝第三横孔5位于母材1的另一侧；所述的母材1右端设置半径分别为50mm的第一圆弧 块6和半径为25mm的第二圆弧块7,所述的第一圆弧块6位于第二圆弧块7的后方，且第一 圆弧块6和第二圆弧块7的厚度之和与母材1的宽度相等，所述的第三横孔5中心连线与 焊缝2大坡口边沿相切，所述的第一横孔3、第一横孔4和第三横孔5的直径均为2mm，深度 为 40mm〇
[0023] 试块一般为母材厚度T为70mm、90mm、120mm三种规格，三种规格的试块最上边一 个第三横孔距离母材上表面的距离为l〇mm，且相邻的三个第三横孔之间的距离均为20mm， 即三个第三横孔距离母材上表面的距离分别为10mm、30mm和50mm。母材厚度为70mm的试 块相邻的两个第一横孔之间的距离为70/4mm，S卩17. 5mm，也就是第一横孔距离母材上表面 的距离分别为17. 5mm、35mm、52. 5mm，第二横孔距离母材上表面的距离为70_5=65mm。母材 厚度为90mm的试块相邻的两个第一横孔之间的距离为90/4mm，即22. 5mm，也就是第一横 孔距离母材上表面的距离分别为22. 5mm、45mm、67. 5mm，第二横孔距离母材上表面的距离为 90_5=85mm。母材厚度为120mm的试块相邻的两个第一横孔之间的距离为120/4mm，即30mm, 也就是第一横孔距离母材上表面的距离分别为30mm、60mm、90mm，第二横孔距离母材上表面 的距离为120-5=115mm。
[0024] 母材1厚度为70mm的试块，用于板厚为10_50mm的镍基合金焊缝超声检测，母材 1厚度为90mm的试块用于板厚为10-80mm镍基合金焊缝超声检测，母材1厚度为120mm的 试块用于板厚为10-1 l〇mm的镍基合金焊缝超声检测。
[0025] 在母材1的前侧面，每个横孔的一侧设有用于表示该横孔的中心线到该对比试块 上表面的距离的孔深标志和箭头标志。
[0026] 本实用新型用于镍基合金焊缝超声检测的对比试块的使用如下。
[0027] 声速及零点校准、斜探头折射角校准：
[0028] 首先将探头8放置试块上，实图3所示。
[0029] A.前后移动探头8,使R50的圆弧块6的回波幅度最高，回波幅度不要超出屏幕， 否则需要减小增益。当回波幅度达到最高时，保持探头不动，在与试块"〇"刻度对应的探头 侧面作好标记，这点就是波束的入射点。用刻度尺测量斜探头的声束入射点至探头前沿的 距离，即为斜探头前沿距离，将此值输入超声探伤仪。
[0030] B.将探头8向R25圆弧块移动，并使得R25圆弧块7与R50圆弧块8回波同时出 现在屏幕上，调取数字机双闸门模式，使得闸门A锁定R25,闸门B锁定R50 (现有技术)，手 动调节声速使得两闸门声程差为25_，则声速测试完成(也可采用数字机自动校准模式直 接校准声速和零点）。调节探头8延迟或零点，使得闸门B显示声程为50,则零点调节完成。
[0031] C. K值校准
[0032] 在声速、零点校核完成的前提下，用斜探头对准对比试块上母材30mm深横孔 Φ2Χ40,微调K值或折射角度，使得显示深度为30mm，则K值校准完成。（也可采用其它 CSK-1A碳钢试块进行测试，然后利用声速修正K值)。
[0033] D.制作DAC曲线本例以镍基合金（N08810)母材为70mm的试块为例介绍DAC曲 线的制作流程。按"曲线"键，再按制作键，仪器出现提示：
[0034] "请使用闸门锁定测试点！"
[0035] 提示消失后进入波形采样阶段。屏幕右上角出现测试点01，并闪烁，如图4所示：
[0036] 将探头放置在镍基合金（N08810)厚度为70mm的对比试块上，寻找试块上不同深 度Φ 2X40的横孔回波的反射，例如先找10mm深的孔，探头对齐10mm深的孔，先在屏幕上 找到该孔的波形显示，按方向键移动闸门锁定回波，按"自动增益"键将该回波调整到80% 高度，前后移动探头找到该孔最高反射波，按下"波峰记忆"，记录最高回波，按"确定"键，结 束第一点的米样。
[0037] 仪器右上方的测试点自动跳为02,按照上述方式依此找出所测孔的最高回波并记 录下来，一般要求所取最深孔的深度，一般大于被测工件厚度，当最后一个点采样完成后， 再按一次"确认"，仪器提示："确定完成曲线吗？ "若确定完成曲线则按"确认"，否则按其它 任意键返回继续制作曲线。
[0038] 当母材DAC曲线制作完成后，按照同样的方法，将焊缝DAC曲线制作完成，分别将 两DAC曲线保存在不同的通道当中。可以利用制作完成的母材DAC曲线通道，对焊缝上各 横孔进行测试，记录与母材DAC曲线的偏差值，判定是否符合4730附录N的要求。
[0039] E.对比试块最大深度横孔信噪比测试
[0040] 将探头分别对准母材h=T_10mm和焊缝中心h=T_5mm横孔，将其最高回波高度调节 到满屏高的60%，分别采集其波形，可以现场或导入到计算机软件当中测试最大信噪比(最 大信噪比即参考反射体比相应检测范围内的平均晶粒噪声的比值，平均晶粒噪声指特定检 测深度Hmax的一定范围内的平均晶粒噪声水平，一般取Hmax±5mm)，同时通过焊缝中心设 置Φ2Χ40得到的最大信噪作为超声可检性评价的一个重要指标。
[0041] 本实用新型中未作特别说明的均为现有技术，或者通过现有技术就能够实现，且 应当理解的是本实用新型中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非 用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化 与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。
【权利要求】
1. 一种用于镍基合金焊缝超声检测的对比试块，包括厚度为T的母材（1)，其特征在 于： 所述的母材（1)前侧设置焊缝（2)，焊缝（2)上自上而下开有三个以上的第一横孔（3) 和一个位于最下端的第一横孔（3)正下方的第二横孔（4)，相邻的两个第一横孔（3)之间的 距离不小于12mm，所述的第二横孔（4)到母材（1)上表面的距离为T-5mm ; 所述母材（1)上自上而下设置三个以上的第三横孔（5)，所述的第三横孔（5)与母材 (1)上表面的距离是首项为l〇mm、公差为20mm的等差数列； 所述的焊缝（2)、第一横孔（3)和第二横孔（4)位于母材（1)的同一侧，第三横孔（5)位 于母材（1)的另一侧； 所述的母材（1)右端设置半径分别为50mm的第一圆弧块（6)和半径为25mm的第二圆 弧块（7)，所述的第一圆弧块（6)位于第二圆弧块（7)的后方，且第一圆弧块（6)和第二圆弧 块（7)的厚度之和与母材（1)的宽度相等。
2. 根据权利要求1所述的用于镍基合金焊缝超声检测的对比试块，其特征在于：所述 的第一横孔（3)与母材（1)上表面的距离是首项为T/4、公差为T/4的等差数列。
3. 根据权利要求1或2所述的用于镍基合金焊缝超声检测的对比试块，其特征在于： 所述的第三横孔（5)中心连线与焊缝（2)大坡口边沿相切。
【文档编号】G01N29/30GK203894200SQ201420248985
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】罗琅, 奚延安, 燕辉, 唐支翔, 王建平 申请人:南京宝色股份公司