Page 77 - 2024中国无损检测年度报告
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界难题，由于离心铸造的奥氏体不锈钢晶粒粗大
且具有严重的非均质性和弹性各向异性，故超声
波传播过程中声速波动和散射衰减严重，导致信
号噪声水平高以及波束出现偏移和畸变。
该研究通过研制多频相控阵超声探头和开发
图 2 传感器加速度的二重积分计算示意
多频相控阵超声信号采集分析算法，完成多频相
控阵超声检验技术研究，并进行对比试验和缺陷
2 燃料元件氧化膜测厚技术研究
试件测试验证，形成离心铸造不锈钢主管道超声
核反应堆燃料组件长期在反应堆内高温、辐
检测技术和工艺。
照的环境中运行，在包壳、固定条带等结构的外
表面会形成一层氧化膜。氧化膜对燃料组件的导 2024 年，重点实验室完成了多频相控阵超
声铸造奥氏体不锈钢管道焊缝检测工艺的开发，
热性能有很大的影响，会加剧燃料元件腐蚀速度，
该工艺利用多频特性，采用低频探测和高频定量
造成外表皮腐蚀剥落，因此极其有必要对燃料组
来实现奥氏体不锈钢管道焊缝的检验。受结构特
件氧化膜进行定期检测，保障核反应堆的安全运
性所限，多频相控阵超声探头不易设计成二维结
行。
构，因此在检测不同深度缺陷时，需要采用不同
该项研究基于涡流检测技术的提离效应，针
屋顶角的楔块以实现不同深度的声束聚焦。同时
对燃料组件表面氧化膜的高精度自动化测量要求，
为了获取更好的检测效果，需要对信号进行频带
结合双轴控制系统，采用高频涡流激励，形成了
较窄的精准滤波。图 4 所示为多频相控阵超声探
一套高精度燃料组件氧化膜厚度检测系统（见图
头的信号特性示意。图 5 所示为多频检验缺陷的
3）。并且，考虑实际应用中的水池温度，在测量
低频探测和高频测高图像。
过程中增加了水下辅助标定，以有效抑制水温对
检测结果的影响。
2024 年，重点实验室完成了燃料组件的检
验技术及装备开发，并在国内外多个核电站大修
中成功应用，氧化膜厚度检测误差在 ±5 ㎛以内。
(a) 时域
图 3 燃料元件氧化膜测厚检测系统示意
3 多频相控阵超声检测技术研究
铸造奥氏体不锈钢主回路管道是核电站的关
键部件，其焊接质量直接影响核装置的安全性和
可靠性，因此，对铸造奥氏体不锈钢管道焊接缺
(b) 频域
陷的准确检测与评定是保证核电站安全运行重点。
铸造奥氏体不锈钢管道焊缝的无损检测是一个业 图 4 多频相控阵超声探头的信号特性示意
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