检测小径管异种钢对接焊缝层间未熔合缺陷方法
在超临界机组和超超临界机组锅炉的高温再热器､高温过热器､屏式过热器等部件中存在大量小径管异种钢对接焊缝，按照TSG G0001-2012《锅炉安全技术监察规程》规定，对接焊缝需进行射线检测，检测过程按照NB/T 47013.2-2015《承压设备无损检测 第2部分：射线检测》标准进行射线椭圆成像或垂直成像检测。
某电厂在安装过程中通过断口试验，发现批量异种钢小径管对接接头存在层间未熔合类缺陷。受透照角度的影响，该类缺陷大致与射线透照方向垂直，不易被发现。所以需要开发一种小径管层间未熔合缺陷检测的专用方法。
小径管异种钢焊缝超声检测的特点
奥氏体焊缝组织对超声检测的影响
异种钢焊缝为奥氏体组织，对超声检测的影响主要体现在焊缝晶粒粗大、各项异性、异质界面和声束衰减等方面，在超声检测过程中信噪比严重下降，产生声束扭曲和虚假信号，最终无法完成超声检测。
锅炉小径管规格对超声检测的影响
锅炉异种钢小径管对接焊缝具有直径小、管壁厚、曲率大等特点，常见锅炉异种钢对接焊缝材料和规格如下表所示： 
焊接时采用热丝TIG焊(非熔化极气体保护电弧焊)，多道焊接成型，表面带有余高，超声检测耦合效果差，采用U型坡口。 
为了避免错边的产生，在钢管对接之前，需要对管内壁进行机加(Do)，消除钢管的椭圆度，这就增加了超声检测信号的识别难度。
常用超声检测方法对比分析
按照异种钢小径管层间未熔合缺陷的特点，分别采用了V形双探头法、超声波测厚法、TOFD检测和相控阵检测等方法，从方法的可行性方面分别进行了理论研究和试验。
V形双探头法超声检测
将两个探头放置在同一个平面上，一个探头发射的超声波被缺陷反射，反射的回波刚好落在另一个探头的入射点上，主要用来发现与检测面平行的面状缺陷。
超声波测厚
利用超声波在工件上下底面产生多次反射，反射波被探头接收转变为电信号经放大器放大后输入计算电路，由计算电路测出超声波在工件上下底面往返一次传播的时间，最后再换算成工件厚度显示出来。
相控阵检测
通过控制探头阵列中各阵元激励(或接收)脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射(或接收)声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系，就可实现聚焦点和声束方位的变化，从而进行扫描成像。通过改变延时，实现超声波声束角度的偏转。
TOFD检测
将TOFD探头对称布置在焊缝两侧，在工件无缺陷部位发射超声脉冲后，首先到达接收探头的是直通波，然后是底面反射波。小径管异种钢对接焊缝经过TOFD检测的结果如下所示： 
某电厂在安装过程中通过断口试验，发现批量异种钢小径管对接接头存在层间未熔合类缺陷。受透照角度的影响，该类缺陷大致与射线透照方向垂直，不易被发现。所以需要开发一种小径管层间未熔合缺陷检测的专用方法。
小径管异种钢焊缝超声检测的特点
奥氏体焊缝组织对超声检测的影响
异种钢焊缝为奥氏体组织，对超声检测的影响主要体现在焊缝晶粒粗大、各项异性、异质界面和声束衰减等方面，在超声检测过程中信噪比严重下降，产生声束扭曲和虚假信号，最终无法完成超声检测。
锅炉小径管规格对超声检测的影响
锅炉异种钢小径管对接焊缝具有直径小、管壁厚、曲率大等特点，常见锅炉异种钢对接焊缝材料和规格如下表所示：
图1 异种钢U型坡口结构示意
为了避免错边的产生，在钢管对接之前，需要对管内壁进行机加(Do)，消除钢管的椭圆度，这就增加了超声检测信号的识别难度。
常用超声检测方法对比分析
按照异种钢小径管层间未熔合缺陷的特点，分别采用了V形双探头法、超声波测厚法、TOFD检测和相控阵检测等方法，从方法的可行性方面分别进行了理论研究和试验。
V形双探头法超声检测
将两个探头放置在同一个平面上，一个探头发射的超声波被缺陷反射，反射的回波刚好落在另一个探头的入射点上，主要用来发现与检测面平行的面状缺陷。
超声波测厚
利用超声波在工件上下底面产生多次反射，反射波被探头接收转变为电信号经放大器放大后输入计算电路，由计算电路测出超声波在工件上下底面往返一次传播的时间，最后再换算成工件厚度显示出来。
相控阵检测
通过控制探头阵列中各阵元激励(或接收)脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射(或接收)声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系，就可实现聚焦点和声束方位的变化，从而进行扫描成像。通过改变延时，实现超声波声束角度的偏转。
TOFD检测
将TOFD探头对称布置在焊缝两侧，在工件无缺陷部位发射超声脉冲后，首先到达接收探头的是直通波，然后是底面反射波。小径管异种钢对接焊缝经过TOFD检测的结果如下所示：
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