相控陣在小徑管焊縫檢測中的應用

一 、檢測背景

在火力發電，石油化工等行業中，經常有小徑管對接焊縫，這種管道中的焊縫質量對管道的使用壽命有很大的影響。所以薄壁焊縫的檢測也被納入標準中，成為重要的工藝環節。

實驗中使用的管件如下圖，壁厚5mm。

       

二、檢測方法的難點：

常規超聲檢測小徑管的難點有：

小徑管壁薄，壁厚較薄時超聲波束在管壁中產生的聲程較短，易受聲壓不規則的近場區干擾，給缺陷定性，定量帶來困難；

管壁曲率較大，管內外表面聲能損失較大，聲束傳輸路徑更復雜，經過多次發散，聚集聲壓反射異于常規，使聲能有一定量損失，降低了探傷靈敏度；

焊縫焊波高度，焊瘤尺寸與管壁厚度為同一數量級，在較高靈敏度探傷時雜波多，給缺陷的識別增加了難度；

不銹鋼焊縫柱狀晶引起超聲波在傳播時產生較大的衰減和散射，并伴隨著聲束偏移，導致聲波路徑發生彎曲、畸變，造成定位不準；結構噪聲與粗晶、各向異性引起超聲波衰減嚴重，導致超聲波難以進入焊縫；粗晶的林狀回波降低了缺陷信噪比。

在目前使用超聲相控陣檢測技術是解決小徑管焊縫的檢測是比較理想的技術之一，相控陣可以實現聚焦，角度偏轉，雙晶線陣探頭有更好的聚焦，分辨率， A15和A25探頭對碳鋼和不銹鋼的小徑管有很好的覆蓋

碳鋼管件檢測：

 

不銹鋼管件檢測

 

三、檢測設備配置選擇：

主機：Ommiscan X3

 

探頭：7.5CCEV35-A15 ，5DL16-12X5-A25

 

可在次軸上優化聚焦的薄型相控陣探頭，提高了檢測薄壁管道上的細小缺陷的能力。

 

A25探頭擁有一個創新型系統，可以根據楔塊屋頂角度調整兩個陣列。楔塊屋頂角可以根據被測管道的直徑得到優化。

三、檢測實驗方法：由于小徑管曲率比較大，我們借助COBRA手動掃查器完成數據采集，并且掃查器可多安裝兩個相控陣探頭，并可在單次掃查中完成整個焊縫的檢測。

 

四 試塊人工缺陷的檢測效果

 

 

 

試管中人工缺陷清晰可見

五 結論

超聲相控陣檢測技術可以通過三維圖像，利用反射信號顏色的對比更直觀的體現出工件的好壞程度。通過橫向（缺陷與缺陷之間）和縱向（缺陷與底面回波之間）顏色及波高的對比，采用記錄數據的形式，用分析軟件給出反射信號更準確的定量。配合編碼器對反射信號進行定位。綜上所述：采用超聲相控陣檢測技術對上述工件有良好的檢測效果。