三、产品技术要求
对比试块的要求
• 厚度允许误差：——厚度≤50mm的，为±20％；
>50mm的，为±10mm。
——厚度
• 曲率半径：与被检工件偏差±25％
• 人工反射体
——平行于其扫查面的横孔，直径为2mm
——第一个孔低于扫查面10mm
——后备孔深度差最大 20mm
——所有反射体位置应距两端至少各20mm
三、产品技术要求
• 按照上述要求的探头和扫查方向，用试 块上人工反射体做出基准线（DAC）
• 需记录的最小信号为20%DAC，记录的最 小信号与噪声之间的信噪比要求为3：1
• 即DAC提高14dB(使记录的最小信号达到 基准波幅)，再提高9.5 dB（使允许的最大 噪声信号达到基准波幅）
• 此时如果任意的噪声信号均不超过基准 波幅，则检测系统的性能满足要求
二、焊缝的特点及对超声波的影响
针对材质为 ERNiCrFe-7的 异种金属焊 缝，我们制 作了与产品 的焊缝结构 和焊接工艺 相同的试块 进行试验
二、焊缝的特点及对超声波的影响
2.2 对超声波的影响——衰减 • 超声波在传播过程中的衰减主要有散射衰减
和吸收衰减 • 由于异种金属焊缝的介质晶粒较大且具有各
• 上述试验效果主要受聚焦范围和曲率的影响， 自己采购时 ，应明确提出以上参数
四、试验结果
• 针对异种钢奥氏体粗晶焊缝，无论是手动 PE检测，还是自动检测，均需要先进行可探 性试验
• 确定出可探区域后，再对这些区域进行检 测
• 普通的低合金钢和碳钢焊缝检测通常是不 需要进行可探性试验这一步骤的
• 对于这种粗晶焊缝内部质量的控制，主要 还应由射线来保证，超声可以作为辅助的手 段
三、产品技术要求
1）应在同一表面上从焊缝两侧进行扫查（ASME第Ⅴ卷，T441.1.3 ）
2）应用斜探头从垂直于焊缝轴线和沿焊缝轴线两个方向进行扫查 ，且应从焊缝两个相对方向及平行于焊缝两个相对方向扫查（ ASME第Ⅴ卷，T441.1.4）
3）扫查取向平行于焊缝的反射体时，斜探头应垂直对准焊缝轴线 ，且探头的操作应能使超声波扫过整个焊缝金属（ASME第Ⅴ卷 ，T441.1.5）
四、试验结果
• 探头：06-1486 longwave37° TRL1-Aust 2（15×25）C SA5°，FS-60，OR428AX
• 探头：06-1489 longwave45° TR1.5-Aust 2（15×25）C SA6°，FS-17，OR428AX
• 探头的参数有：频率、晶片数量和尺寸、角度 、聚焦范围、曲率
一一从没有堆焊层的表面，沿方向1～4、9～ 10检验；
——属于原先所用探头盲区区域的补充检验
应采用浅盲区探头沿1、3、9、10方向进行
• 直射纵波扫查有一个面不能接近或要检验有整个精加 工的不锈钢或高镍合金堆焊层的部件时，可以：
向扫查
——从没有堆焊层或可接近的表面沿13方
——属于原先所用探头盲区区域的补充检 验，应采用浅盲区探头从13方向进行
向改变 • 由于母材、隔离层、焊缝的异种界面和焊
缝材料的各向异性的影响，会导致超声波 传播过程中产生声束的偏转
二、焊缝的特点及对超声波的影响
二、焊缝的特点及对超声波的影响
2.4对超声波的影响——频率降低 • 射线检测时射线束穿过工件后线质变硬 • 当超声波探头接收到从缺陷上返回的超声
波时，信号频率通常低于发射时超声波的 频率 • 这是材料对超声波产生低通滤波的影响 • 材料晶粒粗大时，低通滤波效应变大
4.3非相关显示 对于具体的扫查计划、焊缝结构和坡口角度、超声波在
不同材料中传播的声速，存在一些非相关显示，应针对具体
情况进行分析。
四、试验结果
4.3非相关显示——结构引起的
四、试验结果
4.3非相关显示——波型转换
四、试验结果
• 在焊缝两侧的母材进行轴向扫查，由于 声束多是穿过母材，所以信噪比较好
• 探头骑在焊缝上进行周向扫查时，声束 多是穿过焊缝或预堆层，灵敏度和信噪比 较低
• 轴向扫查时，基准Φ2mm横孔时，灵敏度 余量和信噪比没问题，但是提高12dB后有 问题
• 轴向扫查时，基准Φ4.8mm横孔时，灵敏 度余量和信噪比没问题，但是提高23.5dB
二、焊缝的特点及对超声波的影响
• 镍基异种钢焊缝对超声波的衰减很大 • 超声波可探测的最大深度应由试块上最深
的人工孔确定
• 当试块上人工缺陷的深度无法覆盖工件厚 度时，则无法保证工件上未覆盖区域的检 测灵敏度
• 设计试块时应保证人工缺陷的设置覆盖整 个被检工件厚度
二、焊缝的特点及对超声波的影响
2.6镍基焊缝易产生的缺陷（举例）
• 有带表性的是 RPV和SG的安全端焊缝，其 两侧母材分别是碳钢和不锈钢，焊缝由镍 基（或不锈钢）隔离层和镍基（或不锈钢 ）焊缝组成
一、异种金属焊缝介绍
SG安全端焊缝
一、异种金属焊缝介绍
反应堆压力容器的安全端
一、异种金属焊缝介绍
RPV 安全端异种金属焊缝
一、异种金属焊缝介绍
• 镍基异种金属焊缝低倍照片如下图所示
四、试验结果
• 使用低频纵波双晶探头，频带宽度较宽 • 检测粗晶焊缝时，应根据实际情况综合多
种因素来识别缺陷，如缺陷的反射波高、 动态波型的稳定程度、B扫描时信号颜色对 比度、分布位置 、密集程度等 • 不同的厂家、焊接工艺、焊缝结构，深度 上和焊缝宽度上的盲区位置都不相同 • 针对各具体情况，试块最好是专用
向异性，会导致严重的散射 • 散射的强弱和超声波声束与晶粒轴线之间的
夹角有关 • 被散射的超声波沿着复杂的路径传播倒探头
时，在显示屏上引起草状回波，使信噪比下降 ，严重时噪声信号会淹没缺陷信号 • 手工PE检测时通常使用双晶纵波斜探头
二、焊缝的特点及对超声波的影响
二、焊缝的特点及对超声波的影响
2.3 对超声波的影响——改变传播方向 • 金属结构的各向异性导致超声波的传播方
三、产品技术要求
3.2ASME标准相关的规定 方法标准：ASME V卷 验收标准：ASME III卷 NB-5000
ASME XI卷IWB-2500。 检验方法：采用直探头、斜探头接触法。
校准方法：对比试块法。
基准灵敏度：在对比试块的横孔（Φ4.8mm），记 录限为基准反射波幅的在提高14dB，信噪比9.5dB
• 需针对具体的焊接工艺与坡口形式去制 作试块
二、焊缝的特点及对超声波的影响
• 由于粗晶结构对超声波的衰减很大，林状 回波的出现也会降低信噪比
• 当超声波穿过异种金属焊缝界面时所产生 的折射会使超声传播路径发生崎变
• 焊缝的粗大晶粒和各向异性也会使超声传 播路径发生崎变
• 这些因素都会给超声检测和缺陷定位造成 困难
二、焊缝的特点及对超声波的影响
2.5对超声波的影响——试块
• 国、内外标准中，要求焊缝试块的厚度与 工件一致，或在一定的偏差范围内
• 试块上人工缺陷的最大深度则小于工件厚 度
• 如在ASME标准中，焊缝试块上横孔的最大 深度位于试块厚度的3/4处
• 这种情况仅适用于被探测材料的衰减系数 较小的情况
四、试验结果
4.1使用常规的手动超声检测方式进行试验
四、试验结果
四、试验结果
第一步，我们首先制作模拟安全端焊缝的探伤试 块，然后制定试验计划。
第二步：选择试验仪器： 所用设备：为CTS-22型超声波探伤仪。 探头：荷兰RTD粗晶焊缝检测用探头。 第三步：在探伤试块上进行可行性探伤试验，确
定探头能覆盖的区域，而且要保证该区域检测 时的信噪比≥6dB。 第四步：第二步与第三步反复进行，确定最好的 试验条件与可探测区域。
4）扫查取向垂直于焊缝的反射体时，斜探头应对准平行于焊缝轴 线的方向，探头的操作应能使超声波扫过整个焊缝金属（ASME 第Ⅴ卷，T441.1.6）
5）一般应用45°、60°、70°三种角度探头进行检测（ASME第Ⅴ 卷，I-20）
6）扫查时，应将增益调整到比起始参考水平至少大一倍的位置， 应当参照起始参考水平做出评定（ASME第Ⅴ卷，T542.7.2.3， T542.7.2.4）
——B1SE：覆盖深度范围10～30mm，内外表面检测 ——SEB2H（或SEB4H）：覆盖深度范围0～20mm 内外表面检测 • 37°纵波斜探头： ——Longwave37 °TRL1-Aust 2（15×25） Flat：外表 面周向扫查，覆盖深度范围0～30mm。 ——Longwave37 °TRL1-Aust 2（15×25）IR350AX： 内表面周向扫查，覆盖深度范围0～60mm
• 我们的试验主要以核压力容器安全端镍 基异种钢焊缝为主
一、异种金属焊缝介绍
压力容器的安全端镍基焊缝的特点 有:
• 在焊缝金属凝固期间生成纤维状或树枝 状晶体，焊缝晶粒尺寸大
• 在某一特殊方位上晶体生长占优势，具 有各向异性的特征
• 特别需要强调的是焊接工艺与坡口形式 对镍基焊缝的晶粒组织影响很大
• 如某一反应堆压力容器安全端坡口深度约92mm ，属于大厚度异种金属焊接，须采用窄间隙坡 口。
• 接管与安全端焊缝，焊后收缩应力大，易在镍 基隔离层与内壁不锈钢堆焊接触部位出现裂纹 、未熔合等焊接缺陷，质量难于控制
• 我们了解国内外很多知名企业都在安全端焊接 过程中出现过失误
三、产品技术要求
• 目前世界上核电制造和检测有两个标准体 系：法国RCC-M标准和美国ASME标准
四、试验结果
• 45°纵波斜探头： ——VRY45：外表面轴向扫查，覆盖全部深度范
围；内表面轴向扫查，覆盖深度范围0～60mm； ——VSY45，外表面轴向扫查，覆盖深度范围
0～15mm • 60°纵波斜探头：
——VRY60：内、外表面轴向扫查，覆盖深度范 围0～20mm；内表面周向扫查，覆盖深度范围0～ 20mm ——VSY60，外表面轴向扫查，覆盖深度范围 0～10mm