國內(nèi)鋁合金焊縫PAUT技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

陸雷俊, 吉莉紅, 閔少松, 滑 林

(1.上海船舶工藝研究所，上海 200032；2.海軍工程大學(xué) 艦船與海洋學(xué)院，湖北 武漢 430033)

0 引 言

超聲波檢測(Ultrasonic Testing，UT)技術(shù)作為四大常規(guī)無損檢測技術(shù)之一，在工業(yè)和國防等質(zhì)量監(jiān)控領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。近年來，隨著相控陣超聲波和時差衍射法超聲波等超聲波新技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的超聲波方法開始向可視化、可記錄、數(shù)字化和智能化逐步發(fā)展，結(jié)合計算機技術(shù)和人工智能等技術(shù)的智能UT技術(shù)預(yù)計將會到來。傳統(tǒng)的UT廣泛用于碳鋼和低合金鋼等聲速均勻的材料及其焊縫檢測，鋁合金與常規(guī)鋼材的聲學(xué)特性存在差異，其焊縫的缺陷特征與常規(guī)鋼材焊縫的缺陷特征存在不同。開展鋁合金焊縫相控陣超聲波檢測(Phased Array Ultrasonic Testing，PAUT)技術(shù)應(yīng)用討論，有利于提高PAUT技術(shù)檢測鋁合金焊縫的質(zhì)量可靠性，推動相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系建立，并結(jié)合超聲波新技術(shù)發(fā)展，促進PAUT技術(shù)在更多的工業(yè)領(lǐng)域開展應(yīng)用。

1 PAUT工作原理

UT主要采用頻率高于20 kHz的機械波在介質(zhì)中傳播，利用其發(fā)射、衍射和透射等聲學(xué)特征，檢測介質(zhì)中的缺陷存在情況。PAUT技術(shù)在計算機技術(shù)和先進超聲波技術(shù)優(yōu)勢結(jié)合下發(fā)展成熟，與傳統(tǒng)UT相比，PAUT在換能器和數(shù)字化圖形處理與顯示方面具有明顯的技術(shù)進步。

PAUT的換能器由若干獨立收發(fā)的晶片按一定順序排列組成，每個晶片稱為陣元，PAUT技術(shù)核心在于每個陣元的發(fā)射與接收相位調(diào)節(jié)。在相控陣陣元發(fā)射時，各陣元被同一頻率的脈沖信號激發(fā)，在電子系統(tǒng)控制下按一定的延時法則發(fā)射超聲波，不同陣元發(fā)射的超聲波具有不同的相位，在介質(zhì)空間中疊加和干涉，形成不同的波陣面(合成聲束)，實現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)和聚焦；……