Page 49 - 《应用声学》2020年第3期

第 39 卷 第 3 期 黄桥生等： P92 钢焊接接头蠕变损伤的非线性超声检测研究 369

二次谐波 A2幅值发生了波动与改变。黄桥生等 [18] 变 1248 h 后接头母材二次谐波值增加到 2 倍左右，
研究发现，采用传统超声无法进行蠕变损伤的评定， 此时母材区域所产生的蠕变孔洞较少 (见图 6)。从
基波 A1 无法评定蠕变损伤，因此本文主要开展非 图 7 可以看出，与原始试样热影响区相比较，蠕变
线性二次谐波(A2)波幅变化与蠕变损伤研究。 1248 h 后接头热影响区二次谐波已经增加超过了 3
倍以上，此时蠕变孔洞显著增加，且孔洞尺寸变大
5
(见图 8)。从图 9 可以看出，与原始试样焊缝区相比
A1
4
较，蠕变 1248 h 后接头试样焊缝区二次谐波增幅仅
为40%，焊缝区域的晶粒尺寸较为粗大，然而焊缝区
3
૝ࣨ/V 域的蠕变损伤程度较小，500 倍光学显微镜下并未
2
发现有明显的蠕变孔洞形成(见图10)。
图 11 为 P92 钢焊接接头蠕变试验后的非线性
1
二次谐波参数变化示意图。总体来看，焊接接头各
A2
0
区域的二次谐波随着蠕变时间的延长而增加。在蠕
4 6 8 10 12
变寿命的 40% 以内，热影响区二次谐波的变化幅度
ᮠဋ/MHz
(a) ԔݽඇెͯᎶܫᄊᮠ៨ڏ 较小，而在后续的蠕变过程中相对明显。在到达蠕
变破断寿命后，热影响区的二次谐波上升了 3 倍左
5
A1 右，为 P92 钢焊接接头中的最大增长点；焊缝组织
4
的二次谐波为接头中的最大值，然而由于其初始值
૝ࣨ/V 3 较高，因此在蠕变过程中，焊缝位置二次谐波的增幅

2
0.16
Point 1 BM 1.0t f
1
0.8t f
A2 0.12 0.6t f
0 0.4t f
૝ࣨ/V Origin
0.2t f
4 6 8 10 12 0.08
ᮠဋ/MHz
(b) ᛖԫ1560 hඇెͯᎶܫᄊᮠ៨ڏ
0.04
图 4 P92 钢焊接接头母材组织非线性超声测量频谱图
Fig. 4 Nonlinear ultrasonic measurement spectrum 0
of P92 steel welded joint base material 8 9 10 11 12
ᮠဋ/MHz
3 超声非线性信号与蠕变损伤研究 图 5 母材二次谐波变化
Fig. 5 Second harmonic change of BM
为了准确地研究蠕变试验后 P92 钢焊接接头
中传播的超声波二次谐波随时间的变化，本文将所 Creep 1248 h
观察的频谱范围聚焦在 9.5 MHz ∼ 10.5 MHz，即单
独对二次谐波幅值的变化做观察。
图 5、图 7、图 9 为 P92 钢焊接接头各区域二次

谐波幅值随蠕变时间的变化示意图。可以看出，随
着蠕变时间的延长，焊接接头母材、热影响区以及焊
缝区域的二次谐波幅值 (即10 MHz 信号) 都呈上升
20 mm
趋势。然而，各区域的A2值在焊接接头蠕变寿命的
40% 以内增加都相对较小，而在之后的蠕变过程中 图 6 母材蠕变 1248 h 显微组织
增加明显。从图 5 可以看出，与原始试样相比较，蠕 Fig. 6 Microstructure of BM creep 1248 h