李 衍

（無(wú)錫市鍋爐壓力容器學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)專委會(huì) 無(wú)錫 214026）

應(yīng)力腐蝕裂紋的檢出和定量
——PAUT三向顯示圖解讀

李 衍

（無(wú)錫市鍋爐壓力容器學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)專委會(huì) 無(wú)錫 214026）

本文介紹了滿足斷裂力學(xué)驗(yàn)收條件要求、依據(jù)超聲相控陣成像數(shù)據(jù)，對(duì)SCC(應(yīng)力腐蝕裂紋)進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)深定高的CI（計(jì)算機(jī)成像）技術(shù)應(yīng)用的最新進(jìn)展。詳述用超聲三向圖像顯示進(jìn)行數(shù)據(jù)評(píng)定的過(guò)程和方法，包括B型顯示（橫斷面視圖）、C型顯示（俯視圖）和D型顯示（縱斷面視圖）。數(shù)據(jù)評(píng)定解析使用由SCC試樣獲取的相控陣數(shù)據(jù)。此法強(qiáng)調(diào)以下三要素的重要性：1）波型選擇對(duì)重建SCC圖像的重要性；2）SCC端部回波識(shí)別對(duì)避免錯(cuò)判誤定的重要性；3）縱斷面視圖對(duì)評(píng)估SCC深度輪廓。希望對(duì)國(guó)內(nèi)承壓設(shè)備在役無(wú)損檢測(cè)和定量評(píng)價(jià)提供有用借鑒。

超聲相控陣檢測(cè)（PAUT） 焊接接頭 應(yīng)力腐蝕裂紋（SCC） 相控陣 三向顯示 圖像解讀

超聲檢測(cè)（UT）廣泛用于核電站在役檢測(cè)，特別是上世紀(jì)70年代起，用于檢測(cè)沸水反應(yīng)堆核電站不銹鋼管道焊縫中的應(yīng)力腐蝕裂紋（SCC：Stress Corrosion Cracking）。隨后，UT作為可對(duì)SCC進(jìn)行檢測(cè)和定量的無(wú)損檢測(cè)（NDE）法，在工業(yè)上發(fā)揮重要作用。

按核電設(shè)備焊接結(jié)構(gòu)件超聲檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[1，2]，以橫孔等標(biāo)準(zhǔn)反射體的反射波高度作為基準(zhǔn)，依據(jù)探得的缺陷波高比和指示長(zhǎng)度，進(jìn)行合格與否的判定。然而，如圖1所示，在不銹鋼管道焊縫的SCC檢測(cè)中，由焊縫根部形狀引起的回波（形狀回波），往往會(huì)與SCC回波重疊一起；另外，奧氏體不銹鋼焊縫中不僅超聲衰減大，而且在焊接金屬內(nèi)部或焊接金屬與母材交界面上都會(huì)產(chǎn)生晶界回波，SCC的判定也要考慮反射源的位置，不能因此誤判漏判[3]。

圖1 有應(yīng)力腐蝕裂紋（SCC）的管焊縫典型結(jié)構(gòu)

用超聲圖像來(lái)判別SCC的技術(shù)，早在上世紀(jì)70年代就已開(kāi)發(fā)；80年代，還有人發(fā)表用超聲自動(dòng)探傷成像來(lái)判別SCC回波與形狀回波的實(shí)驗(yàn)論著[4]。近年來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展，探傷圖像愈加精細(xì)。這方面最突出的是用相控陣（PA）技術(shù)獲取的探傷圖像，它靠電子方式使超聲波束進(jìn)行掃查，而不銹鋼管道焊縫的裂紋測(cè)高資格評(píng)定考試，規(guī)定要使用相控陣技術(shù)[5，6]。這在專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中已明文引用，有關(guān)超聲缺陷定量技術(shù)的新著[7]對(duì)相關(guān)原理和應(yīng)用案例也作了介紹。但是，現(xiàn)在對(duì)超聲圖像的應(yīng)用，技術(shù)支撐以專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為主[8]，由探傷圖像來(lái)判別SCC并對(duì)之測(cè)高的方法，標(biāo)準(zhǔn)只著眼于操作者的技能，而對(duì)詳細(xì)的定量評(píng)定工藝一般還未到位。

為此，依據(jù)權(quán)威法規(guī)基于斷裂力學(xué)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的UT要求，本文側(cè)重于依據(jù)超聲圖像，就不銹鋼管道焊縫中發(fā)生的SCC的檢出以及測(cè)高的過(guò)程和技術(shù)，綜述迄今為止所積累的相關(guān)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并給出用相控陣技術(shù)在有SCC的試件上進(jìn)行檢測(cè)和定量的示例，歸納出從檢測(cè)波型選定到圖像評(píng)定方法的整個(gè)程序要領(lǐng)。

1 焊接試樣管和檢測(cè)裝置

所使用的SCC焊接試樣管和檢測(cè)裝置如下：

1.1 焊接試樣管

為模擬沸水反應(yīng)堆核電設(shè)備中口徑管道，特意在與實(shí)物一樣的高溫、高壓水中，在外徑350mm、壁厚25mm的SUS316不銹鋼管焊縫中制作了應(yīng)力腐蝕裂紋（SCC），以此作為NDE定量試驗(yàn)的焊接試樣管。試樣管做好后，在內(nèi)壁作了滲透檢測(cè)（PT），其結(jié)果如圖2所示。圖2中標(biāo)出了檢測(cè)部位和試樣管位置關(guān)系。SCC位于焊縫根部?jī)蓚?cè)熱影響區(qū)及A側(cè)母材區(qū)，A側(cè)熱影響區(qū)的SCC在（＋）端面不開(kāi)口，在（－）端面延伸到外表面[參照?qǐng)D7（C）]。

圖2 焊接試樣管內(nèi)表面SCC分布示圖

1.2 超聲檢測(cè)設(shè)備系統(tǒng)

本文所給出的探傷和測(cè)傷實(shí)例，使用以下超聲檢測(cè)設(shè)備系統(tǒng)：

1）相控陣檢測(cè)儀：OmniScan MX PA（Zetec）

2）相控陣探頭：5K0.6（0.5/0.1）×10-16（KGK）

3）解析軟件：UltraVision 1.1Q5（Zetec）

以上組合是近年來(lái)用相控陣技術(shù)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備系統(tǒng)。

2 數(shù)據(jù)采集方法

2.1 掃查方法

相控陣檢測(cè)能使超聲波束進(jìn)行E掃（電子線掃）、S掃（扇形掃）和深度聚焦等動(dòng)作。管道焊縫的相控陣檢測(cè)，一般采用使超聲波束一邊對(duì)準(zhǔn)焊縫作S掃，一邊沿管道軸向作D掃的方法。具體細(xì)節(jié)如下：

1）掃查軸：即管軸方向，數(shù)據(jù)采集間距1mm，按探頭-焊縫中心線距離110mm的范圍，進(jìn)行探傷。

2）步進(jìn)軸：即管子周向，步進(jìn)間隔1mm，在圓周方向上，以離試樣管（－）端10mm的位置為基點(diǎn)（0點(diǎn)），按90mm的區(qū)段，進(jìn)行探傷。

3）探傷波型：橫波，縱波，可變換楔塊轉(zhuǎn)換。

4）扇形掃查：30°～70°，數(shù)據(jù)采集間隔1°。

5）掃查裝置：管子探傷用X-Y掃查器。

從試樣管A側(cè)進(jìn)行探傷時(shí)，探頭掃查布置與探傷三向視圖（B、C、D型顯示）的關(guān)系，如圖3所示。本文所述探傷圖像，均為使用可記錄探頭位置信息的相控陣裝置，所獲取的三維顯示：B型顯示——掃查方向的橫斷面圖像，C型顯示——作為俯視圖的平面圖像，D型顯示——與掃查方向相垂直的縱斷面圖像。

圖3 掃查布置和三向視圖釋義

2.2 靈敏度的校正

按專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[1，2]，靈敏度校正以標(biāo)準(zhǔn)反射體為基準(zhǔn)，但裂紋測(cè)高時(shí)還要仔細(xì)觀察回波，并采用以噪聲水平為基準(zhǔn)的方法[1]。

這里，基于注重圖像數(shù)據(jù)的理念，靈敏度的設(shè)定是將SCC易發(fā)生部位即管子內(nèi)表面附近的材料噪聲回波高度調(diào)為約5%滿屏高。此法缺點(diǎn)是：為確認(rèn)材料噪聲水平，要先作預(yù)備探傷，但也有下述優(yōu)點(diǎn)：將材料噪聲水平控制為5%，則可將顯示器屏高5%～100%即Δ=26dB的范圍作為SCC回波、形狀回波、焊縫缺陷回波等顯示范圍，因此可最大限度發(fā)揮波高顯示動(dòng)態(tài)范圍的性能（相應(yīng)彩碼顯示色調(diào)范圍也大）。

3 圖像評(píng)定方法

3.1 PA數(shù)據(jù)質(zhì)量的確認(rèn)

為避免因檢測(cè)不當(dāng)引起無(wú)用的再檢測(cè)，在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中及采集后，應(yīng)對(duì)采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量及時(shí)確認(rèn)。圖4即為用橫波檢測(cè)時(shí)對(duì)B顯示和C顯示作質(zhì)量確認(rèn)的示例。

圖4 PA圖像質(zhì)量的確認(rèn)（C顯示和B顯示）

圖4 （a）的C型顯示圖像表明PA數(shù)據(jù)采集質(zhì)量良好。焊縫附近約20mm范圍內(nèi)，靈敏度有點(diǎn)變化，但總體色調(diào)大致均一，SCC開(kāi)口處圖像也未見(jiàn)有異常斷續(xù)狀態(tài)。圖4（b）所示SCC試樣管規(guī)格與圖2所示相同，但PA數(shù)據(jù)采集質(zhì)量不佳。這是由于探傷速度太快引起數(shù)據(jù)缺失以及探頭耦合不良造成的。另外，還可看到因掃查位置偏移引起SCC和焊根圖像歪曲的現(xiàn)象。

對(duì)S掃的B型顯示，可根據(jù)各種回波的顯示位置，來(lái)評(píng)價(jià)PA數(shù)據(jù)適當(dāng)與否。圖4（c）示例說(shuō)明，在離焊縫中心線近側(cè)約6mm的位置，內(nèi)表面附近出現(xiàn)回波，可根據(jù)其位置判斷為SCC開(kāi)口處回波。注意，單面焊焊根因其前面有SCC遮擋，回波圖像不可見(jiàn)，但整個(gè)B顯示圖上，SCC上下端部回波明顯（尤其是SCC上端部由一次反射波產(chǎn)生的“鏡像”顯示），故據(jù)此可判定數(shù)據(jù)質(zhì)量合適。

3.2 探傷圖像及其評(píng)定方法

●3.2.1 C型顯示

探傷數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)，先得從確認(rèn)SCC有無(wú)開(kāi)始。圖5表示試樣管從A側(cè)作縱波探傷時(shí)所得B型和C型顯示。對(duì)B型顯示，先要確認(rèn)表層盲區(qū)深度范圍和管內(nèi)表面位置，由此再確定C型顯示中壁厚方向的聲透視范圍。聲透視壁厚范圍較大時(shí)（5mm～30mm），如圖5中間的C型顯示所示，聲透視范圍內(nèi)的所有回波有可能重疊，以致干擾評(píng)定。若將聲透視范圍設(shè)定為管子內(nèi)表面附近（24mm～28mm），則可觀察SCC開(kāi)口處情況。

圖6比照了用橫波探傷、壁厚方向聲透視范圍為24mm～28mm的C型顯示與PT結(jié)果。C型顯示中含有部分PT不能檢出而SCC開(kāi)口處形狀卻能正確顯示的區(qū)域。與圖5所示縱波探傷圖形相比，此時(shí)因橫波波長(zhǎng)較短，故圖像分辨力較高。

圖5 C型顯示壁厚范圍和SCC情況

圖6 橫波檢出的SCC分布狀態(tài)與PA結(jié)果比照

●3.2.2 B型顯示

從B型顯示可看到橫波與縱波的圖像顯示不同。圖7示出了從試樣管A側(cè)（－）端作軸向探傷時(shí)所得B型顯示和端面的PT照片。此SCC沿焊縫熱影響區(qū)延伸，直到表面。圖7（a）是橫波探傷所得B型顯示，用一次波可檢到SCC開(kāi)口處回波和SCC部分反射面；特別是SCC因向超聲入射方向傾斜，用二次波掃查，SCC反射面與聲束接近垂直，故能檢出更大的高度范圍。圖7（b）是用縱波檢測(cè)，用一次波掃查，能檢出SCC開(kāi)口處，以及比橫波檢出高度范圍更大的SCC反射面。而且，因SCC貫穿壁厚直達(dá)表面，反射面甚大，故還能檢出到復(fù)雜的變型波回波。

圖7 A側(cè)（－）端B型顯示和PT照片

圖8 是從試樣管A側(cè)（＋）端作軸向探傷所得B型顯示和端面及內(nèi)面的PA照片。A側(cè)（＋）端焊縫熱影響區(qū)的SCC，在端面并不開(kāi)口，但其端點(diǎn)還在探傷范圍內(nèi)，故能被檢出。圖8（a）是用橫波檢測(cè)所得B型顯示，母材區(qū)SCC開(kāi)口處和端部回波，還有焊縫熱影響區(qū)附近SCC開(kāi)口處回波和焊根回波均可被檢出。而且，母材與焊接金屬的交界面及管子內(nèi)表面均有一定顯示，SCC與焊縫的位置關(guān)系也很好看出，故SCC易于判別。圖8（b）是用縱波檢測(cè)所得B型顯示，母材區(qū)SCC開(kāi)口處和端部以及中間，均有回波檢出，故SCC端部更易識(shí)別。焊縫熱影響區(qū)附近，SCC開(kāi)口處回波雖可檢出，但因焊根回波與變型波重疊，就不好判別。

圖8 A側(cè)（＋）端B型顯示和試樣管內(nèi)表面PT照片

圖9 的B型顯示是從試樣管B側(cè)探測(cè)A側(cè)（－）端的貫穿性SCC所得結(jié)果。圖9（a）的橫波檢測(cè)圖像，只檢出B側(cè)SCC開(kāi)口處回波和A側(cè)外表面附近的SCC；而在圖9（b）的縱波檢測(cè)圖像中，B側(cè)SCC開(kāi)口處回波和A側(cè)貫穿焊接金屬的SCC反射面大部分均可顯示。換言之，縱波在奧氏體不銹鋼焊縫中的超聲穿透性比橫波好，由此可見(jiàn)，SCC的端部無(wú)論在焊縫中或焊縫對(duì)側(cè)，均需使用縱波檢測(cè)。

圖9 焊縫金屬檢測(cè)的B型顯示

●3.2.3 D型顯示

基于與上述B型顯示相同的理由，D型顯示也示出用橫波和縱波檢測(cè)的不同圖像。圖10是A側(cè)探得的D型顯示。管軸方向的聲透視范圍，因只顯示焊縫熱影響區(qū)的SCC，故取A側(cè)20mm的范圍。由D型顯示可見(jiàn)SCC自高的大致分布（橫波和縱波檢測(cè)，圖中均用虛線表示）。但橫波和縱波對(duì)SCC高度的檢測(cè)顯示不同。換言之，用橫波檢測(cè)時(shí)，如圖10（a）所示，用一次波（0.5S）和二次波（1.0S），均可獲取SCC的高度分布。因此，SCC沿焊縫熱影響區(qū)延伸時(shí)，用二次波獲取自高分布的可能性大。但當(dāng)為不銹鋼時(shí)，應(yīng)注意：如圖11 所示，SCC向焊縫金屬伸展時(shí)，往往是尖端到達(dá)焊縫金屬，而橫波不能穿過(guò)焊縫內(nèi)部，故橫波不能準(zhǔn)確獲取缺陷自高分布。另一方面，如圖10（b）所示，用縱波檢測(cè)時(shí)，應(yīng)在無(wú)變型波存在的一次波掃查范圍內(nèi)，觀察SCC自高。

圖10 A側(cè)橫波和縱波檢測(cè)D型顯示

4 SCC測(cè)高

4.1 測(cè)高方法

在D型顯示上確認(rèn)SCC的自高大致分布后，即可對(duì)其進(jìn)行測(cè)高。目前最可靠的SCC測(cè)高方法是端部回波法，但在PAUT用彩碼色調(diào)表示的B型或D型顯示圖上，要找到端部回波高度最大點(diǎn)，有點(diǎn)難度，故多需再生A型顯示，用與一般手工探傷相同的步驟進(jìn)行測(cè)高。此時(shí)，在A型顯示圖中，與SCC端部回波混雜一起，還有多種反射源引起的回波，故SCC端部回波的識(shí)別相當(dāng)重要。圖11即為PD（Performance Demonstration操作演示）資格考試中應(yīng)試者會(huì)碰到的各種回波發(fā)生源示例[5，6]。

圖11 SCC測(cè)高時(shí)觀察到的多種干擾反射源

注：圖中SCC頂端和根部是測(cè)高有用反射源，其余是測(cè)高干擾反射源。

為識(shí)別端部回波，手工探傷時(shí)，要根據(jù)由SCC形態(tài)特征產(chǎn)生的SCC回波動(dòng)態(tài)特性[4，8]。作為SCC的回波動(dòng)態(tài)特性，可如下觀察：

（1）SCC有長(zhǎng)度，應(yīng)使超聲波束對(duì)準(zhǔn)SCC，令探頭沿SCC長(zhǎng)度方向移動(dòng)時(shí)，端部回波聲程和回波高度會(huì)緩慢變化。

（2）使超聲波束對(duì)準(zhǔn)SCC，令探頭對(duì)SCC作前后掃查時(shí)，A型顯示上的端部回波會(huì)一邊改變幅度，一邊在時(shí)間軸上移動(dòng)。

由圖像判別SCC，一般可依據(jù)相同的知識(shí)，不用手動(dòng)法移動(dòng)探頭來(lái)觀察回波動(dòng)態(tài)特性，而是根據(jù)圖像的移動(dòng)，如下所述：

4.2 由線性B型顯示判別端部回波

圖12是A側(cè)探傷時(shí)，由縱波45°線性B型顯示判別端部回波的示例。其中，圖12（a）是管子周向位置40mm～43mm的聲透視B型顯示，圖12（b）是周向間隔各1mm的4個(gè)并列的B型顯示。圖12（a）中作為噪聲顯示的回波只出現(xiàn)在42mm位置，而SCC端部和開(kāi)口處顯示的回波形態(tài)稍有變化，但圖像顯示位置大致相同，有一定尺寸，可判為缺陷回波。與回波高度無(wú)關(guān)，使回波圖像沿SCC長(zhǎng)度方向連續(xù)移動(dòng)時(shí)，大致不在同一位置出現(xiàn)的回波，應(yīng)是小反射源產(chǎn)生的反射波，可判為無(wú)意義。

圖12 由線性B顯示識(shí)別SCC端點(diǎn)

4.3 由中心B型顯示判別端部回波

圖13是在試樣管A側(cè)周向位置42mm處，探頭沿管子軸向掃查時(shí)，縱波30°～70°的中心B型顯示的連續(xù)畫(huà)面。圖13中Y是探頭位置水平距離，Y=110mm是焊縫中心線。圖13中①所見(jiàn)只是SCC開(kāi)口處回波，圖13中②有SCC端部回波顯示，圖13中③～⑤表示開(kāi)口處回波與端部回波稍有變化，移動(dòng)時(shí)相對(duì)位置保持一定。圖13中⑦～⑨可看噪聲回波，但不隨探頭動(dòng)作聯(lián)動(dòng)，只是點(diǎn)狀出現(xiàn)并消失。這種回波在A型顯示中聲程不變，只是波高上下跳動(dòng)的回波，故不會(huì)看成缺陷回波。

以上所述B、C、D型顯示，均取聲束角度為45°的線性探傷圖像。圖13中③的SCC開(kāi)口處、④的SCC端部回波圖像，顯示最清楚，因兩者均處于折射角45°的聲線上，由此可確認(rèn)聲束角度設(shè)定正確。若SCC端部回波在其它聲束折射角下也能清楚顯示，則也需在該折射角下作再評(píng)價(jià)。

圖13 由S掃B型顯示識(shí)別SCC端部

5 讀圖測(cè)傷法

綜上所述，對(duì)SCC用相控陣檢測(cè)圖像進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)深測(cè)高的程序，可用圖14“七步法”流程圖表示?；谡凵浣?5°的相控陣聲場(chǎng)與一般角度固定的斜探頭（45°）聲場(chǎng)大致相同[9]，該流程圖也適用于45°固定角度探頭產(chǎn)生的超聲檢測(cè)圖像。

圖14 SCC檢測(cè)和定量流程圖

第一步：波型選定。

以SCC檢出為主時(shí)，推薦用橫波檢測(cè)，因不會(huì)出現(xiàn)變型波，對(duì)垂直方向成長(zhǎng)的缺陷，檢出靈敏度高，能提供信噪比（S/N）高的顯示圖像。而且，對(duì)管子內(nèi)表面、母材與焊縫金屬交界面，橫波比縱波檢測(cè)效果好，利于對(duì)SCC的判別。

另一方面，對(duì)SCC測(cè)高時(shí)，縱波比橫波有利，因前者易于得到SCC 端部和SCC面的反射波。當(dāng)懷疑SCC頂端在焊接金屬內(nèi)，或聲束要穿過(guò)焊接金屬檢測(cè)時(shí)，就有必要用縱波探傷。但縱波探傷會(huì)產(chǎn)生各種變型波，以致探傷圖像變得復(fù)雜，故要求操作者有比橫波探傷更熟練的技能。

第二步：UT靈敏度設(shè)定和注意事項(xiàng)。

靈敏度高的UT，材料噪聲較多，圖像難于觀察。為使圖像層次顯示特性得以充分發(fā)揮，靈敏度的設(shè)定最好將管子靠近內(nèi)表面的材料噪聲水平調(diào)為滿屏高5%。由掃查裝置齒隙引起的在掃查軸方向發(fā)生的位置偏移，會(huì)導(dǎo)致B顯示上看到的圖像分辨力降低，C顯示上的掃查圖像也會(huì)發(fā)生偏差。因此，掃查裝置的齒隙最好控制在掃查軸數(shù)據(jù)采集間距之內(nèi)。檢測(cè)過(guò)程中，以及檢測(cè)結(jié)束后，還應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行可靠校核確認(rèn)。應(yīng)確認(rèn)項(xiàng)目包括：接觸不良引起的探傷靈敏度不足，探傷基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)定偏差，探傷速度過(guò)快引起的數(shù)據(jù)缺失，以及掃查位置的偏差。

第三步：由C顯示確認(rèn)有無(wú)缺陷。

第三步的C顯示和第四步的B顯示，通常同時(shí)在監(jiān)控畫(huà)面上出現(xiàn)，可進(jìn)行比照。評(píng)價(jià)時(shí)，使用45°的線性圖像。先在C顯示上對(duì)整個(gè)壁厚確認(rèn)有無(wú)缺陷（靠近探測(cè)面的盲區(qū)除外）。確認(rèn)試件無(wú)制造時(shí)產(chǎn)生的缺陷后，也可以SCC檢出為目的，僅限于在底面附近進(jìn)行搜索確認(rèn)。此時(shí)，C顯示的壁厚方向聲透視范圍，應(yīng)考慮由探測(cè)面凹凸引起的壁厚變化，以及由焊接引起管子內(nèi)面形狀的變形，設(shè)定在底面上下幾毫米的范圍內(nèi)。

第四步：由B顯示確認(rèn)有無(wú)缺陷。

對(duì)B型顯示，先在C顯示判斷無(wú)缺陷的部位，作一個(gè)斷面圖，確認(rèn)管子內(nèi)表面、焊接金屬與母材交界處及焊根位置。在一個(gè)斷面上，管子內(nèi)表面、焊接金屬和觀察范圍，橫波檢測(cè)時(shí)取一次波和二次波的范圍，縱波檢測(cè)時(shí)取一次波的范圍。

第五步：由D型顯示觀測(cè)SCC的大致高度。

為觀測(cè)SCC的大致高度，在D型顯示上，將管軸方向的聲透視范圍，集中在SCC發(fā)生部位附近，評(píng)定就較容易。此聲透視范圍，可考慮從焊縫到母材側(cè)10mm的范圍。SCC有高度時(shí)，應(yīng)確認(rèn)其大致分布。

第六步：端部回波的判定。

端部回波的判定，要使S掃B顯示子在管軸方向移動(dòng)，從而判別SCC端部。若儀器性能不能使用S掃B顯示，則可使線性B顯示畫(huà)面沿管周方向移動(dòng)，由此判定SCC端部。在S掃B顯示沿管軸方向移動(dòng)過(guò)程中，若最能清楚顯示疑缺陷回波的折射角不是45°，則應(yīng)使用該折射角掃出B、C、D顯示，進(jìn)行再評(píng)定。

第七步：SCC測(cè)深測(cè)高。

在A顯示上掃出SCC探傷圖形，用手動(dòng)探傷使探頭沿管軸方向移動(dòng)，觀察波形，并移動(dòng)波形，評(píng)定使端部回波最高的一點(diǎn)。判定方法與手動(dòng)探傷同。此操作，與第六步的S掃B顯示或線性B顯示和A顯示圖像同時(shí)顯示，比照相關(guān)圖像，較好。此外，按第一步選定橫波、檢出SCC時(shí)，為掃查焊接金屬內(nèi)的情況，應(yīng)返回第一步作縱波探傷。

6 結(jié)論

對(duì)不銹鋼管焊縫中產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕裂紋（SCC），推出了用超聲圖像——三視圖進(jìn)行檢出和測(cè)高的工藝。所推出的工藝，以使用相控陣技術(shù)為前提，涉及內(nèi)容包括探傷波型的選定到圖像的評(píng)定方法。此工藝除使用S掃B顯示外，也可用于一般45°固定角度的探傷圖像的評(píng)定。

對(duì)該法所得探傷圖像的評(píng)定方法，結(jié)論如下：

1）用橫波檢測(cè)，優(yōu)點(diǎn)是S/N比高，易得SCC開(kāi)口處回波，也易得母材與焊接金屬交界處及管內(nèi)表面回波，對(duì)SCC檢出有利。母材界面不能確認(rèn)時(shí)，往往也可通過(guò)透視幾個(gè)斷面，從而突出管內(nèi)表面、焊接金屬與母材交界處顯示。對(duì)缺陷有無(wú)的確認(rèn)，可擴(kuò)大管周方向聲透視范圍，較有效；若有幾個(gè)缺陷存在，圖5的B顯示圖像較復(fù)雜，可適當(dāng)分區(qū)評(píng)定。聲透視范圍偏大，且SCC靠近焊根時(shí)，因圖像重疊，SCC有可能漏檢。在C顯示上，焊根顯示幅度比其它部位較寬時(shí)，SCC與焊根圖像有可能重疊，應(yīng)按小于晶片寬度的間隔，評(píng)定B顯示。

2）用縱波檢測(cè)，優(yōu)點(diǎn)是易得到SCC裂面和端部回波，且超聲對(duì)焊接金屬內(nèi)的穿透性好，有利于測(cè)高。但會(huì)出現(xiàn)變型波回波，對(duì)探傷圖像的評(píng)定要求熟練。

3）D型顯示，以往文獻(xiàn)對(duì)其活用方法幾乎無(wú)甚記述，本文提出利用D顯示適當(dāng)選定聲透視范圍，可獲取SCC自高的大致分布。

4）通常用橫波檢測(cè)的端部回波法，從測(cè)定精度方面來(lái)說(shuō)，側(cè)重于用一次波法。但端部回波往往用二次波法比一次波法得到的明顯。因此，在用橫波檢測(cè)的D顯示圖上，評(píng)定時(shí)不僅要觀察一次波的回波，還要注意觀察二次波的回波。

有關(guān)本最新國(guó)際動(dòng)態(tài)涉及到的計(jì)算機(jī)成像技術(shù)物理基礎(chǔ)、技術(shù)背景、系統(tǒng)校驗(yàn)及相關(guān)圖像評(píng)析方法，詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[9-10]。

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SCC Detection and Quantification— Interpretation of three Types of PAUT Display

Li Yan
(NDT Subcommittee of Wuxi Boiler and Pressure Vessel Society Wuxi 214026)

In order to meet the code requirements on a fracture mechanics based acceptance criteria, the latest development of a PAUT image-based data evaluation procedure for detection and quantification of SCC (Stress Corrosion Cracking) is presented. The data evaluation processes and techniques based on ultrasonic images using three types ultrasonic display is expatiated, including cross-sectional views ( B-scan ), plan views ( C-scan ) and end views ( D-scan ). The explanations of the data evaluation techniques are supported by the phased array data taken on a test sample with SCC. The developed procedure emphasizes the importance of the following three major factors, i.e.: 1) the wave mode selection for precise reconstruction of SCC images; 2) SCC tip echo identification to avoid false judgment; 3) the end view for estimating SCC depth contour. The intention is to provide a reference for the in-service NDE and quantity evaluation of pressure equipment in our country.

Phased array ultrasonic testing（PAUT） Welded joints Stress corrosion cracking (SCC) Phased array Three directional displays Image interpretation

X924.2

B

1673－257X(2015)11-0041-09

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.11.009

李衍(1940～), 男，高級(jí)工程師，NDE責(zé)任工程師，從事無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究工作。

2015-06-30）