一种奥氏体不锈钢小管径焊口相控阵检测灵敏度对比试块的制作方法

本实用新型涉及无损检测领域，具体而言，涉及一种用于奥氏体不锈钢小管径焊口相控阵检测的灵敏度对比试块。

背景技术：

目前，相控阵技术应用在工业检测领域范围越来越广泛，电力行业已经对于碳钢焊缝的相控阵检测发布了DL/71718标准。随着技术的不断发展，不锈钢领域的相控阵检测技术也在不断地研究中，但是目前未发布任何具有参考意义的不锈钢相控阵检测标准，项目组在对不锈钢材质的小管径焊接接头进行相控阵检测工艺研究时发现，因奥氏体不锈钢材质的特殊性，焊缝中金属晶粒粗大，成柱状晶状态，其对超声波的声束衰减与奥氏体不锈钢母材中差异较大，声束在奥氏体焊缝中传播时会发生传播路径畸变现象。若采用碳钢超声及相控阵检测标准普遍推荐的对比试块，以与被检测材质相同或相似的母材加工对比试块，则会因焊缝区域与母材区域衰减系数的不同，导致检测结果的不可靠，同时严重影响了缺陷的准确定位。NB/T47013.3承压设备超声检测标准附录I对于奥氏体不锈钢的超声检测要求及其对比试块的要求仅仅适用于平板对接焊缝(无弧度)，无法满足小管径对接接头的检测要求。因此，实有必要重新设计满足奥氏体不锈钢焊接接头特征的相控阵检测用对比试块，以消除上述遇到的问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种奥氏体不锈钢小管径焊口相控阵检测灵敏度对比试块，能同时解决小管径焊接接头曲率问题以及不锈钢焊缝和母材间对声束衰减的差异对距离-波幅曲线制作准确性的影响。

本实用新型采用的技术方案是：提供一种奥氏体不锈钢小管径焊口相控阵检测灵敏度对比试块，包括块体、焊接接头和标准反射体，所述块体的厚度至少为待检测工件厚度的两倍，材质与待检测工件材质一致或声学特性相似，所述标准反射体为设置在所述焊接接头上的横通孔，并在焊缝中心线上两侧对称分布，所述块体左端或右端设有圆心相同的第一圆弧面和第二圆弧面，所述第一圆弧面和第二圆弧面均为四分之一圆弧面，且所述第一圆弧面的半径与所述块体的高度相同，所述第二圆弧面的半径为所述第一圆弧面半径的二分之一，所述焊接接头为单V型坡口或X型坡口，当所述焊接接头为单V型坡口时，所述块体与坡口方向对应的一端设为弧面；当所述焊接接头为X型坡口时，所述块体的上下两端均为弧面。

优选的，所述块体的高度为50mm，所述第一圆弧面的半径为50mm，所述第二圆弧面的半径为25mm。

优选的，所述焊接接头为X型坡口，其组对间隙为2-4mm，焊接工艺与待检测工件的焊接工艺相同。

优选的，所述待检测工件的壁厚小于等于20mm，直径为32-500mm。

优选的，所述焊接接头的坡口弧度为60°。

优选的，所述块体上端弧面的曲率半径为11.5-60mm，下端弧面的曲率半径为14.2-72mm。

优选的，在焊缝中心距离上表面5mm、10mm、20mm、30mm、40mm、45mm分别钻有6个横通孔，所述横通孔的直径为2mm。

本实用新型提供的奥氏体不锈钢小管径焊口相控阵检测灵敏度对比试块能提高检测结果的可靠性，能同时解决小管径焊接接头曲率问题以及不锈钢焊缝和母材间对声束衰减的差异对距离-波幅曲线制作准确性的影响，通过将标准反射体在焊缝中心线上两侧对称分布，可满足不同管径弧度检测时的要求；通过第一圆弧面和第二圆弧面对相控阵探头声束及仪器的校准，使该对比试块可满足不同范围的管径焊缝检测时设备的调试及灵敏度曲线的制定；焊接工艺与实际产品一致，满足了标准中对于平板对接不锈钢焊缝超声检测灵敏度试块的相关要求，不仅解决了不锈钢母材与焊缝中对声束衰减的差异，同时也满足了小管径焊口探头耦合补偿的影响。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例的正面结构示意图；

图2是本实用新型实施例的俯视结构示意图；

图3是本实用新型实施例的侧面结构示意图；

图4是本实用新型实施例中不同管径适用的R4、R5范围表；

图5是本实用新型实施例中焊接接头的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

如图1至图3所示，本实用新型实施例一提供的奥氏体不锈钢小管径焊口相控阵检测灵敏度对比试块，包括块体1、焊接接头2和标准反射体3。其中，块体1的厚度至少为待检测工件厚度的两倍，块体1的材质与待检测工件材质一致或声学特性相似。标准反射体3为设置在焊接接头2上的横通孔，并在焊缝中心线上两侧对称分布。块体1左端或右端设有圆心相同的第一圆弧面R1和第二圆弧面R2，第一圆弧面R1和第二圆弧面R2均为四分之一圆弧面，且第一圆弧面R1的半径与块体1的高度相同，第二圆弧面R2的半径为第一圆弧面半径的二分之一。焊接接头2为单V型坡口或X型坡口，当焊接接头2为单V型坡口时，块体1与坡口方向对应的一端设为弧面；当焊接接头2为X型坡口时，块体1的上下两端均为弧面。通过将标准反射体3在焊缝中心线上两侧对称分布，可满足不同管径弧度检测时的要求；第一圆弧面R1和第二圆弧面R2主要用于相控阵探头声束及仪器的校准，使该对比试块可满足不同范围的管径焊缝检测时设备的调试及灵敏度曲线的制定。

进一步的，本实施例中的待检测工件为壁厚小于等于20mm的小管径，直径范围32～500mm的奥氏体不锈钢对接接头。块体1的厚度至少为40mm，高度为50mm，长度为210mm，宽度为20mm，第一圆弧面R1和第二圆弧面R2设置在块体1左端，第一圆弧面R1的半径为50mm，宽度为10mm；第二圆弧面R2的半径为25mm，宽度为10mm。焊接接头2为X型坡口，其组对间隙为2-4mm，焊接工艺与待检测工件的焊接工艺相同，如双面焊接，焊接完后必要时进行热处理(与现场实际情况一致)，最终按照进行胶片射线检测，检测结果为底片上无任何大于2mm的相关显示存在，其中，焊缝两侧块体1的宽度应不影响最大检测深度时相控阵探头可移动的范围。X型坡口(可称为双V型坡口)的设计主要考虑实际生产过程中大部分焊口的坡口形式为单V型坡口，极少部分为X型坡口，因此采用双V型坡口不仅可以同时满足上下两侧弧度的设计差异，而且又可以满足单侧V型焊口灵敏度曲线制定到扫查深度2T范围。同时相同厚度的焊缝，采用单V型坡口设计与采用双V型(X型)坡口时，超声波声束在焊缝中传播的路径是一致的，意味着其对声束的衰减影响差异基本相同，该设计有效地减少了实际检测时所需要的灵敏度对比试块的制作数量，经济价值显著。本实施例中的块体1上端弧面曲率半径R4为11.5-60mm，下端弧面曲率半径R5为14.2-72mm。如图4所示，图4示出了不同管径适用的块体1上端弧面曲率半径R4和下端弧面曲率半径R5的范围。

本实施例提供的奥氏体不锈钢小管径焊口相控阵检测灵敏度对比试块能提高检测结果的可靠性，能同时解决小管径焊接接头曲率问题以及不锈钢焊缝和母材间对声束衰减的差异对距离-波幅曲线制作准确性的影响，通过将标准反射体在焊缝中心线上两侧对称分布，可满足不同管径弧度检测时的要求；通过第一圆弧面和第二圆弧面对相控阵探头声束及仪器的校准，使该对比试块可满足不同范围的管径焊缝检测时设备的调试及灵敏度曲线的制定；焊接工艺与实际产品一致，满足了标准中对于平板对接不锈钢焊缝超声检测灵敏度试块的相关要求，不仅解决了不锈钢母材与焊缝中对声束衰减的差异，同时也满足了小管径焊口探头耦合补偿的影响。

实施例二

本实用新型实施例二提供的奥氏体不锈钢小管径焊口相控阵检测灵敏度对比试块以测量壁厚小于20mm、材质为304L、管径为60mm的管道对接接头为例进行说明。本实施例中的块体1采用材质为304L、壁厚至少为40mm的母材，高度为50mm，长度为210mm，宽度为20mm。如图5所示，焊接接头2采用X型坡口，坡口弧度为60°，采用与待检测工件一致的焊接工艺进行焊接加工及热处理；焊接完后应进行射线检测，不应存在长度大于2mm的体积型缺陷(夹渣、气孔等)。对于射线检测合格的焊缝位置，焊缝长度方向切割宽度至少22mm，留有一定的加工余量，表面粗糙度不大于6.3μm。在焊缝中心距离上表面5mm、10mm、20mm、30mm、40mm、45mm分别钻有6个横通孔，横通孔的直径为2mm。在其他实施例中，横通孔的数量可以设置为6个以上。块体1上端弧面曲率半径R4为26mm，下端弧面曲率半径R5为32mm。本实施例其他部分与实施例一相同，本实施例提供的奥氏体不锈钢小管径焊口相控阵检测灵敏度对比试块适用于管径范围在48～72mm的不锈钢管道对接接头相控阵检测灵敏度曲线制作。

以上结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。