摘要

不斷變化的市場(chǎng)和不斷發(fā)展的電力部門不斷需要降低成本和減少大氣排放,。這導(dǎo)致了世界范圍內(nèi)提高發(fā)電廠效率的動(dòng)力,。 y從而減少排放,，提高成本效益,。這就要求材料具有更好的高溫和高強(qiáng)度性能,。這些新的和關(guān)鍵的馬 設(shè)備需要可靠的無(wú)損檢測(cè)技術(shù),，以提供更準(zhǔn)確的缺陷檢測(cè),。

在所有的無(wú)損檢查方法中,，先進(jìn)的超聲檢查(paut和tofd)與常規(guī)的超聲檢查一樣,，是可靠的體積檢查方法之一,。 常用和先進(jìn)的材料。材料微觀結(jié)構(gòu)的變化影響材料的聲學(xué)性能,，導(dǎo)致材料的衰減,、散射、信噪比等變化,。熱處理 和機(jī)械工作(冷或熱)修改

材料的微觀結(jié)構(gòu),。這提供了熱處理、機(jī)械加工和超聲波檢測(cè)反應(yīng)之間的關(guān)聯(lián),。

超聲檢測(cè)存在著與材料微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)的固有缺陷,。微觀結(jié)構(gòu)的變化會(huì)引起不同的超聲響應(yīng)。 衰減,，速度,，散射，信噪比,。此外,，已有的熱處理和機(jī)械加工對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)的改善也起著關(guān)鍵的作用。因此一家公司 熱處理與超聲響應(yīng)的變化之間往往存在一定的相關(guān)性,。

本文旨在對(duì)工業(yè)用各種材料的微觀結(jié)構(gòu)變化的超聲響應(yīng)變化進(jìn)行*的研究,。樣本h 采用不同的熱處理周期對(duì)材料進(jìn)行了熱處理，研究了材料的微觀結(jié)構(gòu)變化與聲響應(yīng)之間的關(guān)系,。進(jìn)一步調(diào)查d 一是提高Paut和TOFD的可檢測(cè)性,。

關(guān)鍵字

超聲波檢測(cè)，相控陣超聲檢測(cè),，無(wú)損檢測(cè),，信噪比

1.介紹

NDT的主要目標(biāo)是檢測(cè)和描述組件中的缺陷，以確保組件符合所需的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),，從而適合其預(yù)期的服務(wù),。有幾個(gè) 用于體積檢測(cè)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有：RT(射線檢測(cè))、UT(超聲檢測(cè)),、POUT(相控陣超聲檢測(cè)),、TOFD(飛行時(shí)間繞射)。然而,， Paut,、TOFD或兩者的結(jié)合在體積檢測(cè)中的應(yīng)用越來(lái)越多，因?yàn)樗哂卸喙δ苄?、成本效益和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),。 缺陷[1-2]我們知道，在許多因素中,，材料的微觀結(jié)構(gòu)在影響超聲系統(tǒng)性能方面起著非常重要的作用,。這也是一個(gè)*的事實(shí),。 不同熱處理周期對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)有很大的影響。因此,，熱處理,、材料組織和性能等因素之間存在著密切的相互作用。 Paut,，TOFD測(cè)試具有晶粒結(jié)構(gòu)的多晶材料會(huì)引起衰減和背向散射,。顯著改變系統(tǒng)的超聲響應(yīng)。兩相鄰晶粒間的界面存在于多晶金屬中的晶界,，會(huì)引起傳播的散射,。 超聲波引起的衰減和噪聲回波。有時(shí),，即使是噪音回波也可以強(qiáng)到足以掩蓋來(lái)自小指征的缺陷回聲[3],。

因此，更好地理解諸如熱處理,、隨后的微結(jié)構(gòu)變化以及它如何影響測(cè)試性能等因素是無(wú)損檢測(cè)人員感興趣的問(wèn)題,。這是我們的目標(biāo) 在實(shí)驗(yàn)中，研究了不同熱處理方式對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)的影響及其與Paut和TOFDs反應(yīng)的相互作用,。本研究c 有助于了解各因素之間的相互作用,，從而有助于設(shè)計(jì)更好的檢查制度[4]。

實(shí)驗(yàn)性研究

為本研究確定了一種普通低碳鋼板作為本工作的試件,。首先,，用光學(xué)發(fā)射光譜法對(duì)樣品進(jìn)行了制備和分析，以確定樣品的等級(jí),。 材料,。通過(guò)機(jī)械加工中插入SDH模擬人工間斷，得到POT和TOFD響應(yīng),。不同的熱處理周期試圖在mi中產(chǎn)生變化,。 并獲得晶粒大小的變化。每次熱處理后,，在板內(nèi)進(jìn)行了詳細(xì)的冶金和聲學(xué)研究，并對(duì)paut和tofd的參數(shù)進(jìn)行了幾次變化,。 了解這些參數(shù)與微結(jié)構(gòu)變化的相關(guān)性以及優(yōu)化超聲響應(yīng)的可能性,。

2.1 材料，原料:

本研究選用的材料為普通低碳鋼(ASTM編號(hào)SA 516 Gr 70),，是在軋制條件下提供的,。良好的可焊性，在結(jié)構(gòu)和電源方面有著廣泛的應(yīng)用,。 ?？颂厥沁x擇這種材料的主要原因,。

2.2 用光學(xué)發(fā)射光譜法測(cè)定化學(xué)成分，

確定了SA 516 Gr的物質(zhì)級(jí),。70分析了DIM標(biāo)準(zhǔn)方樣品中的化學(xué)成分,。 如表1所示，尺寸為30x30毫米

表1.能譜法測(cè)定SA 516 Gr 70的化學(xué)成分

2.3 超聲研究用樣品的制備

采用直徑為1.5mm的SDHs和尺寸為290x145x25mm的1/4 T板作為超聲研究的人工反射器,，為不同Bea的超聲研究提供了更多的通用性和相同的反射效果,。 M角(T=板厚)。詳細(xì)的示意圖如下：

圖1.樣本的模式視圖

2.4 熱處理

該板材在不同階段進(jìn)行多次熱處理,，在試樣中產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)變化,。熱處理采用電阻線圈加熱，試樣w,。 在兩邊都有足夠的絕緣,，以防止熱量損失和急劇的溫度梯度。用校準(zhǔn)的熱電偶和溫度記錄儀對(duì)熱處理參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),。INSI 用電容放電法將表面熱電偶和外表面熱電偶附加在樣品上,。我們已采取足夠的措施，使樣本在隔熱的情況下冷卻,，以維持溫度,。 緩慢冷卻速度。采用退火熱處理是因?yàn)樗ㄟ^(guò)三種不同的退火過(guò)程使材料的顯微組織和相應(yīng)的力學(xué)性能發(fā)生變化,。 G：回復(fù),、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大。在個(gè)熱處理周期中,，進(jìn)行亞臨界退火,，在隨后的兩個(gè)循環(huán)中,，全退火隨著時(shí)間的增加而進(jìn)行,。 在等待時(shí)間。如表2所示的退火條件,。

表2.熱處理用退火條件

2.5 顯微組織調(diào)查與硬度測(cè)量

在軋制條件下,，在每次退火處理之后,，對(duì)試樣進(jìn)行切割和制備，進(jìn)行顯微組織觀察和硬度測(cè)量,。

2.5.1 樣品制備

使用帶鋸機(jī)從板材上切割縱向和橫向的樣品,，然后使用不同粒度的金剛砂紙對(duì)樣品進(jìn)行拋光，首先使用粗粒度,，然后使用細(xì)粒度,。后，在金剛石拋光機(jī)上使用金剛石懸浮液作為磨料進(jìn)行拋光,。然后用2~（3~）nTi（98~3-乙醇-~（^）2~3-硝酸）對(duì)樣品進(jìn)行刻蝕,。

2.5.2 顯微組織研究

使用光學(xué)顯微鏡在200倍放大的樣品進(jìn)行了研究,。微觀結(jié)構(gòu)研究的結(jié)果如下：

a. 軋制條件

 圖3縱向方向（200倍）

 圖4橫向方向（200倍）

b. 熱處理后1（HT-1）

 圖5縱向方向（200倍）

 圖6橫向方向（200倍）

c. 熱處理后2（HT-2）

 圖7縱向方向（200倍）

 圖8橫向方向（200倍）

d. 熱處理后3（HT-3）

 圖9縱向方向（200倍）

圖10橫向方向（200倍）

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