小徑管環焊縫的超聲相控陣檢測

路寶學， 張健

（1.渤海船舶職業學院，遼寧 葫蘆島 125105；2.中興海陸工程有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

小口徑管道環焊縫缺陷的檢測主要利用射線檢測。但射線檢測存在許多不利條件，如采用放射源進行檢測，射線源具有輻射性，需要進行安全防護；需要采用大量射線照片，照片的保存需要空間場所。采用超聲相控陣檢測成像技術可以克服以上的弊端。它通過采用超聲相控陣探頭控制電子掃描,使其沿焊縫周向做機械掃查,實現了高速檢測。該技術對缺陷的檢測能力強,其檢測結果的可重復性、檢測速度、對焊縫幾何尺寸的適應性等方面,優于傳統射線檢測技術，同時具有無放射性、效率高、缺陷定位準確、輕便等優點。本文通過對小徑管環焊縫進行射線和超聲相控陣檢測研究，驗證了超聲相控陣檢測技術對小徑超薄壁管的可行性和有效性。

1 試驗材料、方法和設備

1.1 試驗材料

為了驗證檢測效果的有效性，使用了兩種不同的無損檢測方法對檢測試管進行測試。檢測試管為常見鍋爐中的爐管，3個試管均可采用射線檢測和超聲相控陣檢測，詳細參數見表1。

表1 待檢工件參數

1.2 試驗方法和設備

1.2.1 相控陣檢測

本檢測系統選用OLYMPUS超聲相控陣主機，型號為OMISCAN MX2 16/128。標準采用GB/T 32563-2016。由于檢測對象為超薄壁管，且弧度大，因此采用奧林巴斯專用探頭進行檢測，探頭型號為10CCEV35-32-A15。此探頭晶片為曲面，有自聚焦功能，這樣可以提高檢測靈敏度。并配置SA15-N60S楔塊，為了減少耦合不良的影響，需打磨楔塊，使楔塊的曲率與人工缺陷試管曲率相吻合。掃查器采用小徑管專用Cobra掃查器，適用管外徑為21～114 mm，如圖1所示。

波束覆蓋及超聲參數設置，人工缺陷試管為兩個直管焊接而成，為了保證對所檢測的焊縫及熱影響區的全覆蓋，采用ES beam Tool軟件進行聲束模擬，以確定聚焦法則相關參數：扇形掃查，孔徑32 mm，角度40°～70°，聚焦深度3T（T為管壁厚度），探頭距焊縫邊沿5 mm，掃查范圍為焊縫周長加40 mm。檢測模擬覆蓋圖如圖2所示。

1.2.2 射線檢測

本試驗對小徑管的射線檢測采用定向X射線機，型號XXG2005，膠片為天津Ⅲ型，膠片規格150 mm×80 mm。標準采用NB/T 47013-2015，透照方式采用雙壁雙影，焦距采用600 mm，不同規格試管的管電壓和曝光時間依據曝光曲線確定。

圖1 相控陣檢測系統

圖2 檢測模擬覆蓋圖

2 試驗結果

圖3 φ25×2.5射線檢測底片

圖4 φ25×2.5相控陣檢測圖譜

圖5 φ60×6射線檢測底片

圖6 φ60×6相控陣檢測圖譜

圖7 φ70×3.5射線檢測底片

圖8 φ70×3.5相控陣檢測圖譜

2.1 1號、2號、3號試管檢測結果

采用射線檢測和超聲相控陣檢測分別對1號、2號、3號試管進行檢測，檢測結果圖如圖3～圖8所示。

表2 相控陣檢測與射線檢測結果對比

2.2 相控陣檢測結果與射線檢測結果對比

根據試驗結果，對相控陣檢測與射線檢測進行對比，對比結果如表2所示。

3 結論

1）根據試驗結果，對于直徑為φ25～φ76 mm、壁厚為2.5～6 mm的管對接焊縫進行單面雙側檢測時，采用上述工藝完全可以保證聲束對焊縫及熱影響區的全覆蓋；2）人工缺陷試管的管壁薄，探頭前沿較大，需采用多次反射對焊縫和熱影響區進行檢查；3）人工缺陷試管管徑小，使用奧林巴斯Cobra小徑管掃查器和相應探頭及曲率楔塊，以保證數據的完整性；4）相控陣檢測時，探頭前沿距焊縫中心線的偏移量為5 mm，在采用半自動掃查過程中，偏移量的位置存在一定誤差，因此檢測結果判讀時應加以注意。