基于不锈钢焊缝缺陷的无损检测研究进展

奥氏体不锈钢由于具有抗腐蚀、抗氧化以及屈服强度高等优良性能而被广泛应用于石油化工、航空航天、核电、压力容器、食品医疗、机械制造等行业 [1]。 奥氏体不锈钢构件在加工过程中难免产生各种焊缝，且通常服役在高温、高压、腐蚀、冲刷、放射性等恶劣环境，高效准确的无损检测技术是其安全运行的重要保障。因此，对奥氏体不锈钢焊缝检测方法的研究具有重要意义[2]。

采用美国FUTEK公司生产的中空型应变式压力传感器LTH350进行监测，该仪器特别适用于各种复杂工况下高精度连续监测领域，以保证监测数据的连续性和可靠性。传感器主要性能指标参数如表2所示。

1 奥氏体不锈钢焊缝及焊缝老化显微组织特征

1.1 奥氏体不锈钢焊缝组织结构特点

奥氏体不锈钢和碳钢相比，具有较小的电导率和热导率，且没有磁性。由于奥氏体不锈钢焊缝凝固时不发生组织相变，焊接导热性差，焊缝熔池中金属的冷却速度较慢、温度梯度较小，导致形成粗大的柱状晶，以铸态柱状奥氏体晶粒存在[3]。总体来说，奥氏体不锈钢焊缝组织的特点是:柱状晶晶粒粗大，组织结构不均匀，具有明显的各向异性；焊缝区域柱状晶与母材晶粒结构不同，存在明显的异质界面[2]。奥氏体焊缝结晶晶粒始于半熔化的母材晶粒，沿原方向生长，其长度能达焊缝中心。对于大壁厚的奥氏体材料多采用多道焊，柱状晶生长方向沿着原晶粒方向，形成了有序的成排柱状晶，长度可达到10 mm以上，直径大约为1 mm。从焊缝宏观金相照片可清晰地看到粗大柱状晶的纤维结构。由于没有固态相变，所以不可能通过热处理的方式使晶粒细化，改变组织结构。

1.2 奥氏体不锈钢焊缝老化显微组织及力学特征

罗强、陈勇等人[2]针对压水堆核电站堆内304奥氏体不锈钢焊缝构件，在不同温度和不同热老化时间条件下，对其组织和力学性能进行了研究。研究发现，304奥氏体不锈钢原始焊缝由奥氏体相和铁素体相组成，铁素体平均体积分数为12%，铁素体主要为蠕虫状及带状形貌。在325℃、365℃和400℃热老化6 000 h后，焊缝组织以及焊缝中铁素体相和奥氏体相的主要元素含量基本没有明显变化。这说明，无法依据组织和元素的变化对焊缝老化程度进行检测。同时试验发现，随热老化时间的延长，奥氏体不锈钢焊缝的显微硬度逐渐增加，耐冲击性能降低，抗拉强度和屈服强度都有小幅增加，但伸长率则小幅降低。

2 奥氏体不锈钢焊缝射线检测技术研究

射线检测原理是利用待检构件在密度和厚度不同的情况下，对射线的衰减程度进行检测。如果物体局部区域存在缺陷、空洞、疏松或结构差异，将改变物体对射线的衰减程度。不同部位透射的射线强度不同，从而使探测器接收的射线强度分布不均匀，从而实现对材料或零件内部缺陷、质量的探伤。

对不锈钢焊接接头做射线检测时，底片上往往会出现一些疑似缺陷的特异影像。这种特异影像是焊缝中定向排列的柱状晶间距与射线入射角及波长符合布拉格条件时由衍射效应造成的[4]。特异影像（疑似缺陷影像）形貌较复杂，大致有线状、羽毛状和斑点状3种，这些影像有时单独出现，但大多同时出现。不锈钢焊缝因金属组织关系而出现在射线底片上的线状、羽毛状或斑点状疑似缺陷影像，往往与未焊透、气孔等真缺陷的影像相混淆，造成误检或漏检。

奥氏体不锈钢焊缝的射线检测评价方法与焊接金属凝固组织柱状晶体的大小、取向、晶格间距、晶面指数等有关。不同的布拉格衍射条件和衍射效应产生的疑似缺陷影像，应采用不同的方法进行诊断和判别，其技术问题较多，难度较大。射线检测对平面型裂纹缺陷检测灵敏度较低，检测效率低，在射线透照方向上存在尺寸上限，给设备的在线检测和对特定形状和结构的检测带来不便。

3 奥氏体不锈钢焊缝超声检测技术研究

3.1 超声检测存在的主要问题

奥氏体不锈钢焊缝组织对超声波而言是一种非匀质材料，对超声检测的影响主要体现在以下几个方面[5]:①焊缝组织晶粒粗大，对超声波能量衰减有重要影响。超声波能量衰减的大小与晶粒直径和波长的比值有关，晶粒越大，与超声波长越接近，衰减越大。当晶粒直径为超声波波长的10%时，会有明显的声散射；当晶粒直径达到半个波长时，声散射急剧增大，在示波器上显示出杂乱无章的草状回波，导致检测信噪比严重下降。②不锈钢焊缝组织的各向异性严重影响超声检测的准确定位。超声波在各向异性介质中传播时，声衰减和声速大小的变化与声波方向和晶轴之间的夹角有关。超声能量的传输方向不与波长相垂直，造成超声波声束扭曲，给缺陷定位造成困难[6]。③不锈钢焊缝异质界面对超声信号的影响。奥氏体不锈钢焊缝熔合面与基体组织差异显著，超声波束入射到熔合面会发生反射、折射和波形转换，产生假信号。焊缝晶粒间的界面反射回波叠加干涉也会产生假信号，造成检测误差[7]。

根据以上分析，依据奥氏体不锈钢焊缝组织结构特点，要实现对奥氏体不锈钢焊缝裂纹的超声准确检测，需要解决的关键问题是:①提高奥氏体不锈钢焊缝的检测信噪比；②提高缺陷定位的精确度。超声衰减程度取决于超声波长与晶粒大小的比值和频率的高低。在检测波形选择上，纵波波长比横波大，对声能的衰减较小。另外，频率越低，声衰减越小。因此，理论上认为采用低频纵波检测可提高不锈钢焊缝的检测信噪比。

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为了提高奥氏体不锈钢焊缝的检测信噪比，提高缺陷定位的精确度，在无损检测科研人员的共同努力下，普通超声检测技术取得了很大进展，同时又发展了相控阵检测技术、超声TOFD（time of flight diffraction）检测技术、激光超声检测技术等新的超声无损检测技术，以实现对奥氏体不锈钢焊缝的高质量评价。

降低药占比对我院医疗服务体系运行状况及患者医疗费用的影响 ………………………………………… 邓 鋆等（6）：731

3.2 普通超声检测的研究进展

[12]蒋政培，王强，谢正文，等.奥氏体不锈钢焊缝的超声相控阵检测及定量分析[J].中国计量学院学报，2015，26（2）:166-171.

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缺陷的准确定位对于焊缝的检测非常重要，由于奥氏体不锈钢焊缝组织的各向异性造成声束扭曲，致使缺陷反射回波声程实际值偏离理论值，使得检测人员对缺陷难以准确定位.

张鹰等人[10-11]制作了与实际焊缝尺寸一致的试块，在其上制作一定数量的同深度、不同位置的人工反射体，并测定每个反射体的反射强度。将焊缝划分多个区域，利用插值法获得焊缝各个区域的反射强度，制成二维距离波幅表，以此作为评定的基准。采用60 mm厚的不锈钢焊缝进行验证，发现检测结果与射线检测结果偏差为±4 mm，在一定程度上可提高缺陷定位定量的准确度。采用双晶纵波斜探头研究奥氏体不锈钢焊缝的缺陷定位方法，发现随着焊缝厚度的增加，其可探性下降，效果并不理想。

3.3 基于超声相控阵技术的检测研究

超声相控阵检测技术是依据惠更斯-菲涅耳原理，通过各阵元发出相位可相互抵消或叠加的相干波，形成特定规律的稳定声场。与传统的超声波检测相比，超声相控阵检测有其独特的优势，其最显著的特点是可实现声束偏转和动态聚焦，两者都是通过相位可控的超声波实现。

二是推动了人民调解队伍专业化标准化建设。人民调解队伍是一支化解矛盾纠纷的重要力量。加强人民调解队伍专业化建设，提升人民调解队伍的整体素质和调解能力，是完善矛盾纠纷多元化解机制的重要内容。“一站式”司法确认机制，一方面要求人民调解组织严格按照诉讼程序标准开展调解工作。另一方面通过法官全程指导、全程监督、预先审查等方式，随时解决调解过程中遇到的调解思路选择、调解方案制定、法律知识讲解、相关材料收集、卷宗材料制作等方面的问题，及时预防和纠正调解过程中不合法、不规范、不严谨等问题，在提升人民调解队伍专业化水平和调解能力的同时，提升了人民调解工作规范化水平。

蒋政培等人[12]利用超声相控阵技术对奥氏体不锈钢管道焊缝缺陷进行检测研究，并与20钢检测成像效果进行比对。研究发现，相控阵超声波在20钢中有很好的穿透性，而在奥氏体不锈钢焊缝中信号衰减较为严重。奥氏体不锈钢焊缝区域缺陷信号信噪比最大值为9 dB，当探伤深度大于30 mm时，其信号衰减规律符合衰减方程；对于焊缝深度大于50 mm的区域，尺寸小于2 mm的横通孔，超声相控阵技术已无法清晰地探测到该类缺陷。同时证明，对于奥氏体不锈钢焊缝，横波检测成像的信噪比要高于纵波。

胡栋等人[13]在奥氏体不锈钢焊缝试块上进行了常规超声检测和相控阵超声检测试验比较，研究结果表明:对于10 mm深焊缝缺陷，相控阵超声检测信噪比可达14 dB，而常规超声技术仅获得6 dB的信噪比，超声相控阵技术比传统超声检测技术具有更高的信噪比。对于30 mm深的内部缺陷均未检测到。通过对聚焦延时法则进行优化，可以提高对较厚奥氏体不锈钢相控阵超声波检测的能力。相控阵超声波一次检测能覆盖较大的角度范围，能有效地提高检测效率。

目前，医药产业学院面临的核心问题是法人地位没有确定，阻碍了产业学院的深入发展。可使二级学院拥有独立决策权力，减少某一方权力，保障产业学院均衡有序发展。其次，只有拥有法人地位，产业学院持续运营才会有法律保障，很多情况下，企业诉求是希望能为自身发展提供更多的技术保障，因为在人才的培养方式中，更加注重生产一线的实践，往往忽视学生自身的接受水平和习惯，讲授方式往往也缺乏一定的连续性、阶梯性及合理性。我国教育法规定教育是以非盈利为目的，而盈利是企业所追求的目标，一定程度上有冲突性。

3.4 基于超声TOFD技术的检测研究

[14]陈振华，郑志远，卢超.不锈钢焊缝中超声传播特性及TOFD检测方法研究[J].电子测量与仪器学报，2017， 31（7）:1129-1136.

陈振华等人[16]在研究中发现，超声波在粗大柱状晶的奥氏体不锈钢焊缝区域传播时，柱状晶生长方向与检测声束方向的夹角对超声波的散射、衰减具有重要影响，较小的夹角可有效降低声波的衰减及散射；焊缝缺陷衍射波幅度与探头位置、检测声束方向、截面声压分布、柱状晶生长方向等检测因素有关。检测要依据焊缝组织结构特征，选取探头入射角，调整探头间距，在使检测声束与晶粒生长方向呈较小夹角的同时保证检测区域具有较高的检测声压。这样就可以避免大的晶粒散射，从而获得较高的信噪比。在奥氏体不锈钢焊缝超声TOFD检测的工程实践中，应尽量将探头布置于焊缝根部进行检测。

为进一步提高对不锈钢焊缝内部裂纹缺陷的超声检测能力，调整探头间距（PCS），改变检测声束方向，通过分析检测声束与柱状晶夹角对检测信号信噪比的影响，陈振华等人[12]提出了基于超声TOFD技术的焊缝一次波、二次波检测方法。鉴于二次波检测波结构的复杂性，建立了特征波传播模型以识别二次波特征信号。研究发现，当检测声束与柱状晶夹角在35°～48°且检测区域具有较高声压时，可有效提高对焊缝质量的检测能力。基于超声波传播的各向异性特征，提出的超声TOFD一次波和二次波检测方法对于提高奥氏体不锈钢焊缝的超声检测能力具有积极的作用。

丛森等人[17]通过Hamming窗加权方法设计了幅度加权调频编码激励信号，将这种新型的激励方法与TOFD检测方法相结合，有效提高了奥氏体不锈钢焊缝缺陷检测的时间分辨力、检测信噪比和缺陷定位精度。结果发现:在相同的检测条件下，幅度加权调频编码激励可提高图像和信号质量，使检测信号中的杂波和噪声得到抑制，有效提高了TOFD检测的时间分辨力。

为了进一步提高TOFD超声检测信号的信噪比和扫描图像分辨力，彭国平、陈振华等[18]引入合成孔径聚焦算法对超声TOFD-D扫描采集的A信号进行处理，并分析了变迹窗对处理后检测信号信噪比的影响。研究结果表明，通过优化选择变迹窗可有效提高缺陷的D扫描图像分辨力和检测信号的信噪比，有效地提高了超声TOFD检测技术对奥氏体不锈钢焊缝的检测能力。研究表明，变迹窗函数及合成孔径长度对处理后的图像质量均有关系，较大的合成孔径长度可有效抑制噪声；能量向中心聚焦的变迹窗则有利于提高缺陷图像的边缘分辨率，可避免放大噪声。为了进一步提高基于超声TOFD检测不锈钢焊缝的检测灵敏度和图像分辨率，王丽英、李建忠等人[19-20]利用小波包分解技术对检测信号进行了深入分析，获得了缺陷信号和噪声信号在时频域上的分布特征。利用小波包分解技术对检测信号进行三层分解，可获得适用于灰度成像的分解信号，在各频域范围内获得较为准确的时域特征，并区分了缺陷信号及噪声信号。结果表明:不锈钢焊缝的超声TOFD检测信号受焊缝结构噪声的干扰较大，通过小波包分解技术能够提取缺陷的衍射波特征，可提高缺陷检测信号的信噪比及分辨率。目前，基于超声TOFD检测奥氏体不锈钢焊缝缺陷的检测技术还处于深入研究之中。

3.5 基于激光超声技术的检测研究

激光超声成像技术[21]作为一种将激光技术和超声技术相结合的交叉学科，不仅具有传统超声检测技术特性，而且具有非接触性，可实现对被测试件进行大面积、快速扫描成像[22-23]。Yashiro等人提出采取激光超声波成像技术对不锈钢焊缝中的气孔、夹渣、未熔合及裂纹等缺陷进行成像检测[24]，但是该方法对缺陷的大小无法进行定量检测。针对缺陷大小无法检测这一问题，曾伟等人[25]提出了一种离散正弦/余弦变换（DST/DCT）和希尔伯特变换（HT）相结合的激光超声波成像技术，对奥氏体不锈钢焊缝进行可视化检测。该数据处理方法可以对奥氏体不锈钢焊缝中的缺陷进行位置定位，而且能对缺陷的大小进行定量检测。采用这种激光超声波成像技术不需要任何参考信号，就可以从具有缺陷的奥氏体不锈钢材料中提取出缺陷信息，从而可实现对焊缝缺陷的可视化检测。但该方法成本较高、操作复杂，对在线检测和对结构复杂构件的检测多有不便。目前，该项检测技术正处于研究之中。

4 基于ACFM检测技术的奥氏体不锈钢焊缝表面裂纹的检测研究

扰动磁场检测技术（简称ACFM）是通过检测工件表面由裂纹引起的磁场扰动，实现对裂纹性质的评定。交变电流在工件表面产生感应磁场，变化的磁场感应出交变电场，在金属表层产生感应电流，测定感应电流产生的磁场可实现对金属表面裂纹状况的评价。材料表面裂纹将改变其周围感应电流的分布，从而改变感应电流产生的感应磁场的分布[26]。ACFM检测技术受提离效应的影响小，检测速度快，检测模型清晰，不需检测前的标定工作，能准确检测出裂缝的长度及深度，操作简单，实现了无接触测量。

在实际检测时，检测判据由垂直于待检金属构件表面的感应磁场BZ、平行于金属表面且垂直于裂纹的感应磁场BX和一个蝶形图构成。以磁感应强度分量BZ值为横坐标，以垂直于裂纹的磁感应强度BX值为纵坐标，可以画出一个蝶形图。蝶形图的有无和大小是判断有无缺陷的重要指标。理论和试验表明，在一裂纹两端的BZ存在两个峰值且大小相等、相位相反。磁感应强度BX在裂纹区域形成凹槽形曲线[27]。

2.2 新生儿气胸独立危险因素 Logistic多因素回归分析结果显示，ARDS、剖宫产、肺炎、湿肺及羊水吸入综合征为新生儿气胸发生的独立危险因素(P<0.05，表2)。

[5]CHASSIGNOLE B，VILLARD D，DUBUGET M，et al.Characterization of austenitic stainless steel welds for ultrasonic NDT[J].Rev.Prog.QNDE，2000（20）:1325-1332.

5 结论

（1）奥氏体不锈钢焊缝的射线检测评价方法是一种常规的无损检测方法。

（2）由于对不锈钢焊接接头进行射线检测时，底片上往往会出现一些 “疑似缺陷”的特异影像，并且形貌非常复杂，技术问题较多，难度较大，往往造成误检或漏检现象，并且存在成本较高、辐射伤害安全隐患等问题。

父亲排行老五，重道德品质，喜欢看《曾国藩家书》，重视子女教育，对我们影响很深。抗战时安排家人疏散，父亲既考虑自己的家室，也考虑兄弟的眷属。我的九叔病故，他的家人子女就是父亲安置的。那时期，我的哥哥们一个个长大，没有一个替日本人做事。

（3）超声方法是检测不锈钢焊缝的主流方法，各方面研究都取得了很大进展。由于不锈钢焊缝组织的特征，造成超声波能量衰减严重和声束扭曲，导致检测信噪比及检测灵敏度低下，产生假信号。

各地质背景中二叠系土壤硒含量最高，平均值为1.52mg/kg，其次为三叠系与泥盆系，分别为1.21与1.01mg/kg，最低为奥陶系，为0.57 mg/kg。可以发现，石门县各地质背景表层土壤总体硒含量较高，其土壤平均值全部达到富硒标准（0.4mg/kg）。

（4）为了解决超声检测中存在的问题，发展了超声相控阵检测方法、TOFD检测方法、激光超声检测方法，各种方法都存在各自的局限性。ACFM方法是一种新的检测方法，对检测不锈钢焊缝的检测研究具有广阔的前景。

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目前，交流场检测技术（ACFM）应用于对铁磁构件裂纹的检测较多，对奥氏体不锈钢焊缝裂纹的检测研究很少。通过比较可知，奥氏体不锈钢的磁导率近似为1，而普通碳钢的磁导率大约几百，差别很大；奥氏体不锈钢的电阻率是普通碳钢的20～30倍；由于趋肤现象，奥氏体不锈钢的检测深度远大于普通碳钢，可以灵敏地检测出内部的裂纹缺陷。由于材料的不同，将导致检测系统和检测信号数值的巨大差别。

[6]APFEL A，MOYSAN J，CORNELOUP G，et al.Coupling an ultrasonic propagation code with a model of the heterogeneity of multipass welds to simulate ultrasonic testing[J].Ultrasonics， 2005（43）:447-456.

“文革”结束后，经过两年社会主义建设的徘徊时期，迎来了党的十一届三中全会的胜利召开，党和国家开始步入全面拨乱反正的新阶段。以邓小平同志为主要代表的中国共产党人，深刻总结和反省革命和建设两个历史时期正反两方面的经验和教训，重新在思想上恢复和发展了中国化的马克思主义群众观点，在实践中恢复运用并发展了党的群众路线，从而为社会主义改革开放和社会主义现代化建设的重新开启提供了必要的思想基础和政治前提。

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护理后,两组共13例患者对护理工作不满意,其中观察组1例对照组12例,这表示人性化护理确实能提高满意度,与常规护理差异有统计学意义(P<0.05),见表2:

[3]CHASSIGNOLE B，VILLARD D，NGUYEN VAN CHI G，et al.Ultra-sonic propagation in austenitic stainless steel welds-approximate model and numerical methods results and comparison with experiments[J].Rev.Prog.QNDE，2000（19）:153-160.

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为了提高奥氏体不锈钢焊缝的检测信噪比，采用频率为2.5 MHz的低频激励以及横波斜探头和纵波斜探头，分别对奥氏体不锈钢对接焊缝和普通碳钢对接焊缝工件进行超声检测试验研究[1]，结果表明:奥氏体不锈钢焊缝的衰减系数明显大于普通碳钢焊缝的衰减系数，奥氏体不锈钢焊缝对超声波存在严重衰减；同时证明纵波的检测能力强于横波，纵波斜探头检测奥氏体不锈钢焊缝的信噪比明显高于横波斜探头。但是，纵波斜探头也存在不足:①缺陷反射波较宽、信号游动范围大、信号间相互干扰，影响缺陷的准确判断；②与同频率横波相比，纵波的指向性差，分辨率较低。崔建英等人[8]研究了普通探头、窄脉冲探头对奥氏体不锈钢焊缝缺陷的检测能力。试验发现:窄脉冲纵波斜探头比普通探头具有更高的检测灵敏度和信噪比，对不锈钢焊缝具有较好的检测能力。研究结果表明，对于普通横波探头不能检测奥氏体不锈钢焊缝的裂纹，窄脉冲纵波斜探头有较好的检测能力。郑中兴[9]设计了一种双晶纵波斜探头，采用一发一收的T-R方式，增大传播路径，消除近场范围的噪声，配以低频和大尺寸晶片，使超声波能量衰减明显减小。

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超声TOFD检测技术即超声衍射时差法，具有检测信息丰富、抗噪声强、检测效率高、定位准确等优点[14-15]。目前，超声TOFD检测技术主要应用于对普通碳钢焊缝的检测。不锈钢焊缝超声TOFD检测技术的主要难点是焊缝粗大柱状晶组织引起的检测声束的强烈衰减、散射及扭曲，导致缺陷衍射波能量弱、结构噪声强、信噪比低。

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随着人民解放战争由战略防御转入战略进攻的形势下，1947年10月至1949年初，各解放区广大农村结合土地改革进行了一次整党运动。

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困难像弹簧，你弱它就强，你强它就弱。相信只要一步一步地脚踏实地，终有到达目的地的那一天。不要害怕等待，每一次微小的、看不见的付出都缩短了与成功之间的距离。