核反應堆厚壁壓力容器焊縫TOFD檢測缺陷高度分辨率探究

張樹瀟，謝 雪，劉麗麗，羅忠兵，楊會敏，張東輝，林 莉，張貴鋒

(1.大連理工大學材料科學與工程學院，遼寧大連 116024;2.核工業工程研究設計有限公司，北京 101601)

0 引言

核反應堆厚壁壓力容器焊縫的無損檢驗對于保證整個核電機組的安全運行起著決定性作用，屬于法規必檢項目［1］。作為核電站的關鍵部件，對缺陷的定位、定量有更高的精度要求［2］。TOFD具有檢測效率高、缺陷定量精度高的優點，近年來得到了越來越廣泛的工程應用［3－6］。由于TOFD是利用缺陷尖端衍射波聲時差來對缺陷進行定量的，當缺陷高度較小時，缺陷上下尖端衍射波的混疊勢必會造成缺陷高度定量困難。在核反應堆厚壁壓力容器焊縫TOFD檢測中，由于通常需要采用較大的探頭中心間距(Probe Centre Separation，PCS)與較低的探頭頻率，因此，缺陷衍射波混疊造成的高度定量困難的問題尤為突出。

文中針對壁厚220 mm的核反應堆壓力容器焊縫TOFD檢測系統的高度分辨率進行理論分析，提出基于傅里葉變換的頻譜分析法，從發生混疊的時域信號中提取出缺陷上下尖端衍射波的聲時差，從而實現對缺陷高度的定量。利用該方法能夠有效提高核反應堆厚壁壓力容器焊縫TOFD檢測缺陷高度分辨率。

1 理論基礎

1.1 TOFD檢測系統高度分辨率理論分析

TOFD技術是通過缺陷上下尖端衍射波聲時差對缺陷高度進行定量的，如圖1所示。

圖1 TOFD技術缺陷高度定量示意

缺陷高度可用下式表示［7］:

式中 h——缺陷高度，mm

c——材料縱波聲速，m/s

t——缺陷上尖端衍射波到達時間，μs

Δt——缺……