超声相控技术在薄壁小径管焊缝的应用实例和分析

汕头市超声仪器研究所有限公司　曹燕亮　李冈宇

超声相控技术在薄壁小径管焊缝的应用实例和分析

汕头市超声仪器研究所有限公司曹燕亮李冈宇

本文侧重于介绍采用超声相控阵检测扇形扫查法，对钢制接焊接接头多种面积型缺陷和体积型缺陷进行检测的案例。并结合超声相控阵技术特有的A、B、C、D显示和其他超声检测技术，对检测结果比较和分析。

小径管；超声检测；相控阵

管道在锅炉制造安装中应用较为广泛，承受较高的压力。在石油化工、电力行业等，有着大量的φ48～φ89、壁厚T≤3.0～12mm的小口径薄壁管道。由于小径管曲率半径小，管壁厚度薄，传统超声检测技术缺陷检出率低，工作效率不高。

1　确定试验方案

用超声相控阵探头对对接接头作横波斜角度检测时，无需像普通单探头那样在对接焊接接头两侧频繁地来回前后移动，探头前沿与对接接头保持固定距离；使用扫查架带动探头沿平行于对接接头方向移动，实现对接焊接接头长度方向的大范围体积扫查。超声相控阵技术作线性方向扫查，可一次完成焊缝的全检测。使用汕头市超声仪器研究所有限公司生产的SyncScan超声成像检测仪和配套的自聚焦相控阵探头，结合专用的管道焊缝检测向导、环形扫查架和自动耦合装置，对管道环焊缝进行检测。整套系统的组成如图1所示。

图1　相控阵焊缝检测系统组成

2　检测实例

2.1实例1

为研究和验证超声相控阵技术应用于薄壁小口径管焊缝的检测效果，制作了试样1#的小径管对比试块。试样1#规格φ43X2.0mm，材质碳钢，在其外表面加工有2处矩形刻槽，用于模拟焊缝中的纵向缺陷。

表1　试样1#缺陷尺寸　　　　　　单位mm

采用超声相控阵技术和LPS-01扫查器，沿试样1#圆周方向旋转一周，采集相控阵检测数据，如图2所示。

利用SuporUp分析软件，对试样1#的相控阵检测数据进行测量分析。然后，将两者的缺陷长度、深度与实际加工尺寸进行比较，比较结果具体见表2。

图 2 1#矩形刻槽A+B+C图像

表2　缺陷尺寸对比　　　　　　　单位mm

2.2实例2

为研究和验证超声相控阵技术与射线技术的结果一致性，制作了试样2#，规格φ78X10.0mm，材质碳钢。LPS-01扫查架装配在试样2#上，以标示A的位置为扫查起点和终点，顺时针旋转1圈，完成该环焊缝质量的全检测。沿管外径作相控阵线性扫查，发现在离标示A处约为125mm处发现1处条形缺陷，如图3所示。

图3　小径管φ78X10.0mm相控阵图像与底片C对比

试验结果：相控阵C图谱发现一段连续的条形缺陷，缺陷位置位于焊缝根部。通过试验结果比较，相控阵检测结果与RT底片显示的检测结果是一致。

3　结语

通过对薄壁小径管焊缝进行超声相控阵检测试验的案例分析，证明了超声相控阵技术对薄壁小径管焊缝具有足够的检测灵敏度，分辨力及较好的检测效果。证明了超声相控阵技术整体检测方案的可行性和有效性。

［1］冯若.超声诊断设备原理与设计［M］.中国医药科技出版社，1993：357.

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

［3］李衍.焊缝超声检测相控阵参数与缺陷显示的相关性［J］.中国特种设备安全，2009，25（12）：37-41.

曹燕亮（1986—），男，学士，主要从事工业超声检测仪器应用开发工作。