超聲相控技術在薄壁小徑管焊縫的應用實例和分析

汕頭市超聲儀器研究所有限公司　曹燕亮　李岡宇

超聲相控技術在薄壁小徑管焊縫的應用實例和分析

汕頭市超聲儀器研究所有限公司曹燕亮李岡宇

本文側重于介紹采用超聲相控陣檢測扇形掃查法，對鋼制接焊接接頭多種面積型缺陷和體積型缺陷進行檢測的案例。并結合超聲相控陣技術特有的A、B、C、D顯示和其他超聲檢測技術，對檢測結果比較和分析。

小徑管；超聲檢測；相控陣

管道在鍋爐制造安裝中應用較為廣泛，承受較高的壓力。在石油化工、電力行業等，有著大量的φ48～φ89、壁厚T≤3.0～12mm的小口徑薄壁管道。由于小徑管曲率半徑小，管壁厚度薄，傳統超聲檢測技術缺陷檢出率低，工作效率不高。

1　確定試驗方案

用超聲相控陣探頭對對接接頭作橫波斜角度檢測時，無需像普通單探頭那樣在對接焊接接頭兩側頻繁地來回前后移動，探頭前沿與對接接頭保持固定距離；使用掃查架帶動探頭沿平行于對接接頭方向移動，實現對接焊接接頭長度方向的大范圍體積掃查。超聲相控陣技術作線性方向掃查，可一次完成焊縫的全檢測。使用汕頭市超聲儀器研究所有限公司生產的SyncScan超聲成像檢測儀和配套的自聚焦相控陣探頭，結合專用的管道焊縫檢測向導、環形掃查架和自動耦合裝置，對管道環焊縫進行檢測。整套系統的組成如圖1所示。

圖1　相控陣焊縫檢測系統組成

2　檢測實例

2.1實例1

為研究和驗證超聲相控陣技術應用于薄壁小口徑管焊縫的檢測效果，制作了試樣1#的小徑管對比試塊。試樣1#規格φ43X2.0mm，材質碳鋼，在其外表面加工有2處矩形刻槽，用于模擬焊縫中的縱向缺陷。

表1　試樣1#缺陷尺寸　　　　　　單位mm

采用超聲相控陣技術和LPS-01掃查器，沿試樣1#圓周方向旋轉一周，采集相控陣檢測數據，如圖2所示。

利用SuporUp分析軟件，對試樣1#的相控陣檢測數據進行測量分析。然后，將兩者的缺陷長度、深度與實際加工尺寸進行比較，比較結果具體見表2。

圖 2 1#矩形刻槽A+B+C圖像

表2　缺陷尺寸對比　　　　　　　單位mm

2.2實例2

為研究和驗證超聲相控陣技術與射線技術的結果一致性，制作了試樣2#，規格φ78X10.0mm，材質碳鋼。LPS-01掃查架裝配在試樣2#上，以標示A的位置為掃查起點和終點，順時針旋轉1圈，完成該環焊縫質量的全檢測。沿管外徑作相控陣線性掃查，發現在離標示A處約為125mm處發現1處條形缺陷，如圖3所示。

圖3　小徑管φ78X10.0mm相控陣圖像與底片C對比

試驗結果：相控陣C圖譜發現一段連續的條形缺陷，缺陷位置位于焊縫根部。通過試驗結果比較，相控陣檢測結果與RT底片顯示的檢測結果是一致。

3　結語

通過對薄壁小徑管焊縫進行超聲相控陣檢測試驗的案例分析，證明了超聲相控陣技術對薄壁小徑管焊縫具有足夠的檢測靈敏度，分辨力及較好的檢測效果。證明了超聲相控陣技術整體檢測方案的可行性和有效性。

［1］馮若.超聲診斷設備原理與設計［M］.中國醫藥科技出版社，1993：357.

［2］SE-2491 Standard Guide for Evaluating Performance Characteristics of Phased-Array Ultrasonic Examination Instruments and Systems［S］.

［3］李衍.焊縫超聲檢測相控陣參數與缺陷顯示的相關性［J］.中國特種設備安全，2009，25（12）：37-41.

曹燕亮（1986—），男，學士，主要從事工業超聲檢測儀器應用開發工作。