本文關鍵詞：AP1000主管道奧氏體不銹鋼焊縫超聲檢測建模仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：AP1000屬于壓水堆三代核電技術,其革命性地采用了非能動的安全系統(tǒng),使得安全性大大提高。AP1000主管道為核一級設備,是一回路反應堆冷卻劑系統(tǒng)壓力邊界的重要組成部分。主管道焊接是核電站建造施工的關鍵路徑,焊接質(zhì)量直接影響核電機組的安全運行。在利用超聲對AP1000主管道焊縫進行無損檢測時,由于其粗大柱狀晶組織晶粒取向復雜且具有彈性各向異性特征,導致結構噪聲嚴重,降低了檢測分辨力和信噪比。為解決上述問題,本文基于AP1000主管道奧氏體不銹鋼焊縫組織特征,建立了焊縫檢測數(shù)學模型,并結合時域有限差分法,對模型進行了仿真計算,在實驗驗證其有效性的基礎上,探討了彈性各向異性材料對超聲傳播的影響,進行了焊縫缺陷檢測的仿真研究,并利用信號處理手段提高了超聲成像質(zhì)量和缺陷檢測能力,主要研究內(nèi)容如下：(1)在了解超聲波在彈性各向異性焊縫中聲束偏移及結構噪聲產(chǎn)生機理的基礎上,對AP1000主管道焊縫試塊進行金相組織觀察和聲學參量測量。研究發(fā)現(xiàn),焊縫晶粒結構為粗大柱狀晶,母材為均勻細小的等軸晶。焊縫區(qū)域組織為奧氏體柱狀晶加δ鐵素體,不同區(qū)域柱狀晶組織取向分布存在差異。由聲學參量測量發(fā)現(xiàn),隨著檢測頻率增大,結構噪聲和主頻偏移現(xiàn)象加重,2.25 MHz標稱頻率下實驗測得焊縫區(qū)域聲速波動、聲衰減系數(shù)以及底波信噪比分別為2.8%、0.082 dB/mm和13.8 dB；(2)根據(jù)AP1000主管道奧氏體不銹鋼焊縫的晶粒取向分布特征建立了焊縫幾何構型,并利用Bond變換對晶粒彈性特征進行了賦值,建立了各向異性的二維焊縫FDTD超聲仿真模型,仿真計算得到了與實際檢測更為接近的時域波形和超聲B掃描圖像。由計算結果可知,模型仿真計算所得的底波信噪比與實驗差值為3.0 dB,噪聲水平相近,縱波聲速差值為50.2 m/s,相差0.88%,衰減系數(shù)差值為0.004 dB/mm,相差4.9%,主頻差值為0.04 MHz,相差1.8%；(3)研究了一種斜入射合成孔徑聚焦技術(Synthetic Aperture Focusing Technology, SAFT),利用所建模型對焊縫中典型體積型和面積型缺陷的檢測進行了仿真研究,并與常規(guī)超聲B掃描以及傳統(tǒng)SAFT技術成像結果進行了對比。結果表明,斜入射提高了缺陷檢測分辨力和信噪比。相比于傳統(tǒng)直入射SAFT,斜入射SAFT對于焊縫中深度為50 mm,Φ2 mm氣孔的陣列性能指數(shù)API (Array Performance Indicator, API)減小了1.27,分辨力提高了46.9%,檢測信噪比SNR (Signal Noise Ratio, SNR)提高了8.05 dB。此外,斜入射SAFT技術可以檢出Φ1 mm氣孔以及高度為2 mm的側壁未熔合缺陷,且可對面積型缺陷高度進行定量,定量誤差為0.80 mm,同時可以利用缺陷上下端回波幅值比進行體積型和面積型缺陷的定性區(qū)分。
【關鍵詞】：AP1000主管道 奧氏體不銹鋼焊縫 晶粒取向 超聲檢測 建模仿真
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG441.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 AP1000主管道奧氏體不銹鋼焊縫10-13
• 1.2.1 AP1000主管道奧氏體不銹鋼焊縫焊接特點10-11
• 1.2.2 AP1000主管道奧氏體不銹鋼焊縫超聲檢測特點11-13
• 1.3 奧氏體不銹鋼焊縫超聲建模仿真研究現(xiàn)狀13-20
• 1.4 本文主要工作20-21
• 2 彈性各向異性介質(zhì)中的超聲傳播21-30
• 2.1 超聲波在彈性介質(zhì)中的傳播21-25
• 2.1.1 超聲波在各向同性介質(zhì)中的傳播21-24
• 2.1.2 超聲波在各向異性介質(zhì)中的傳播24-25
• 2.2 慢度曲線25-27
• 2.3 晶粒取向?qū)Τ晜鞑サ挠绊?/span>27-28
• 2.4 結構噪聲28-29
• 2.5 本章小結29-30
• 3 焊縫試樣分析30-40
• 3.1 宏觀金相分析30-31
• 3.2 微觀金相分析31-33
• 3.3 聲學參量測量33-39
• 3.3.1 時域信號及其頻譜34-37
• 3.3.2 縱波聲速37
• 3.3.3 衰減系數(shù)及信噪比37-39
• 3.4 本章小結39-40
• 4 焊縫超聲檢測模型建立及驗證40-49
• 4.1 建模原理40-42
• 4.2 檢測模型建立42-44
• 4.2.1 取向分區(qū)及幾何構型42
• 4.2.2 材料特性參數(shù)賦值42-43
• 4.2.3 激勵聲源43-44
• 4.2.4 網(wǎng)格劃分及邊界條件44
• 4.3 檢測模型驗證44-48
• 4.3.1 A掃信號44-46
• 4.3.2 B掃圖像46-48
• 4.4 本章小結48-49
• 5 焊縫缺陷超聲檢測仿真研究49-62
• 5.1 斜入射SAFT算法原理及建模49-51
• 5.2 檢測成像效果對比51-56
• 5.2.1 模型建立51-52
• 5.2.2 成像結果52-53
• 5.2.3 討論與分析53-56
• 5.3 斜入射SAFT檢測能力研究56-61
• 5.3.1 體積型缺陷檢測56-58
• 5.3.2 面積型缺陷檢測58-61
• 5.3.3 定性檢測對比61
• 5.4 本章小結61-62
• 結論62-63
• 參考文獻63-67
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況67-68
• 致謝68-69

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2 ;2010年焊縫檢測新技術應用專題論壇[J];焊接技術;2010年03期

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6 ;第三屆焊縫檢測新技術應用專題論壇會即將召開[J];焊管;2011年04期

7 ;第三屆焊縫檢測新技術應用專題論壇會即將召開[J];焊管;2011年05期

8 ;油氣管道焊縫檢測五獲國家專利[J];吐哈油氣;2011年03期

9 俞楚勇;;淺析起重機焊縫檢測方法的選擇[J];機械制造;2011年12期

10 ;焊縫探測[J];機器人情報;1994年01期

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1 閆明巍;王永宏;;貯箱焊縫的射線底片影像識別方法研究[A];陜西省第十一屆無損檢測年會論文集[C];2008年

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3 田思;袁占亭;孫忠誠;;焊縫射線圖象灰度增強處理的研究[A];第九次全國焊接會議論文集（第1冊）[C];1999年

4 金宏躍;;焊縫探傷缺陷的評定[A];節(jié)能減排 綠色制造 智能制造——低碳經(jīng)濟下高技術制造產(chǎn)業(yè)與智能制造發(fā)展論壇論文集[C];2010年

5 齊建堂;;鋼架結構公路橋梁T型焊縫的超聲波探傷[A];陜西省第十屆無損檢測年會論文集[C];2006年

6 金宏躍;;焊縫探傷缺陷的評定[A];2010全國機械裝備先進制造技術(廣州)高峰論壇論文匯編[C];2010年

7 楊興斌;曹麥對;劉雪芳;;奧氏體與合金鋼連接焊縫超聲波探傷工藝[A];晉冀魯豫鄂蒙川云貴甘滬湘十二省區(qū)市機械工程學會2007年學術年會論文集（河南、貴州分冊）[C];2007年

8 楊勇;;淺談風電設備T型焊縫超聲檢測及層狀撕裂的判定[A];2012陜西省第十三屆無損檢測年會論文集[C];2012年

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1 王友明　記者 陳鐵;超高厚度焊縫檢測告別依賴進口技術[N];中國質(zhì)量報;2008年

2 李偉　杜代文;瞄準零差錯 嚴把質(zhì)量關[N];中國石化報;2011年

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7 沙正驍;奧氏體不銹鋼焊縫中超聲傳播路徑的模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

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本文編號：283359