奥氏体不锈钢具有优异的抗腐蚀性、良好的高温抗氧化性和低温韧性，具有很高的经济价值。在火力发电机组锅炉中，锅炉“四管” 已大量使用小口径奥氏体不锈钢管。由实践可知，奥氏体钢焊接接头易产生未熔合和晶界裂纹等面状缺陷，这些缺陷很难通过射线探伤检出，而超声检测正适合于探测此类缺陷。在奥氏体不锈钢焊缝的超声检测中，焊缝金属显微组织的变化可对超声波的传播特性产生影响，使得超声波在不锈钢中的传播机理变得复杂。
试验材料为304奥氏体不锈钢(06Cr19Ni10)钢管和20碳钢钢管，规格为Φ114 mm16 mm。清除奥氏体不锈钢管和20碳钢钢管表面的氧化物及油污，焊接接头处开V型坡口，坡口角度为60。对奥氏体不锈钢管采用氩弧焊(GTAW)打底，手工电弧焊(SMAW)焊两层的焊接方式，作为1号试样;对奥氏体不锈钢管采用全氩弧焊的焊接方式作为2号试样，焊条型号为ER308L，焊条直径Φ2 mm，焊接电流为80~120 A，电弧电压为10~23 V，焊接速度为6~10 cm/min。对20碳钢钢管采用全氩弧焊的焊接方式作为3号试样，与采用同种焊接方式的2号试样作对比，选用常规焊接参数。
焊好试样后，在3个试样的内外壁焊缝中心加工刻槽，刻槽长度为14 mm，深度为1.2 mm，内外壁的刻槽错开，防止超声检测时人工刻槽缺陷产生干扰。
在钢管试样对接焊缝区(图1)的焊缝、熔合线、母材部位分别取样，经磨制、抛光得到光亮的观察面后，使用HCl+FeCl3试剂进行侵蚀。使用XJB-200/Axio Imager A2M光学显微镜进行显微组织观察。
采用数字式超声波探伤仪USM GO对3个试样的焊缝区和端角进行检测，以比较不同反射体对超声波的反射当量;同时采用一收一发两个探头放于焊缝两侧，测试超声波通过焊缝的声衰减情况。
结果表明：在两种不同的焊接方法下，奥氏体不锈钢管母材及焊缝的显微组织状态基本相同，对超声检测的影响没有太大差异，各反射体的反射回波幅值差值都在2 dB以下。
在相同的全氩弧焊焊接方法下，奥氏体不锈钢管和20碳钢钢管的焊缝显微组织明显不同，奥氏体钢比碳钢组织晶粒粗大，显微组织不均匀，呈各向异性，散射比铁素体焊缝严重，声波衰减大。20碳钢钢管的母材及焊缝刻槽反射的超声回波比奥氏体不锈钢管的高5.8 dB以上，信噪比高4 dB以上;碳钢焊缝跨焊缝的声衰减比奥氏体不锈钢的低19 dB，奥氏体不锈钢衰减强烈，且信噪比差。说明超声波在奥氏体不锈钢管焊缝内的传播效果较差，检测存在一定困难。
用不同探头对不同试样的反射体探测效果有所不同。两种临界纵波双晶探头的灵敏度和信噪比均很高，信噪比在20 dB以上，在检测表面缺陷时能获得很好的检测效果。
来源：《理化检验-物理分册》
