钢焊缝相控阵超声波探伤新技术

【摘要】本文主要是简单探讨当下最新型的技术手段即超声波相控阵技术，使用该技术对钢焊缝进行检测至今依旧处于初步发展的阶段，所以我们需要对其进行最新发展状况的分析。这种新型的焊接检测技术是使用电子以及机械扫面来完成工作的，此法能极大的加快检测的速度，不断的提高工作效率；如若超声波与相控阵技术较好的结合，能够更快、更精确的检测出有缺陷的地方。另外，在我们探伤结果的有关记录中，此法得到的有缺陷的效果显示图较为明确，不仅有单一的形式，而且其他形式也可展现，可以显示出三视图以便观察研究。这种技术手段在我们国内已经开始普遍投入使用，例如西气东输工程中的输运管道的焊接检测就是使用此技术。该技术未来的发展空间极大。

【关键词】相控阵超声波探伤；钢焊缝技术；检测

从1990年起，欧美一些国家就已经开始陆续使用超声波相控阵技术对相关的焊接管道进行检测，同时也利用此技术进行较为重要的机械设备内部缺陷方面的测试。总之，此技术的运用随着社会的发展、时代的进步越来越广泛。另外，值得一提的是此技术具有较为明显的特征：

第一、我们可以使用计算机软件对其进行操控；

第二、此技术较为灵活，无论是简单的图形还是较为复杂的图形缺陷都可以用它进行检测；

第三、此技术较为方便，可以多方位、多角度的进行小型电器的检测；

第四、此技术可以利用自身所配带的夹具对测试对象进行全方位的检测。

本文主要是针对相控阵技术，对其进行一系列较为详细的介绍。这种新型的技术可以说是一种不会影响检测限制的新型技术手段，主要是利用两种方法对焊接过程中产生的各种缺陷进行检测，即斜探法以及衍射波试时差法。另外，此技术在探伤记录中，可以清晰、准确的记录不同角度的显示，能够更好的检测缺陷，既方便又省时。

一、相控阵技术的基本原理

1、阵列模式

一些相关的压力元件我们可以按照不同的模式将其合理的进行组合，根据他们组成的模型基本可以将其简单的归纳为三种形式：线形阵列、方形阵列以及环状阵列。

2、相控阵技术的工作原理

相控阵技术的工作原理可以简单的简述如下：相控阵技术一般有线形、扇形以及圆形之分。在电子线路的控制组合过程中，要使电压元件在一定的程序控制中能够产生脉冲，这样的阵列就可以简单的称之为程序化阵列；一个元件在规定的时刻产生脉冲，这样的线阵可称为直线程序化。电子扫描在相控阵技术中使用较为普遍，所谓电子扫描就是不依靠任何的技术直接利用电子的能够将光束在阵列上自由的来回移动，这种自由移动是依靠晶片完成的。另外除了电子扫描外还包括焊缝电子扫查以及相控阵焊缝串列扫查等手段。在利用相控阵技术进行测验的时候，将扇形扫查与线形扫查相互结合进行可以得到意想不到的效果，最为直观的就是能够得到更好的视角进行测验，最终记录时更加方便、快捷。

相控阵技术中声束角度以及光束聚焦的使用也较为普遍，另外，可以称控制声束角度以及动态的聚焦是相控阵技术较为显著的特征。其中动态的深度聚焦在进行薄件的检测时非常方便，最后，值得一提的便是相控阵技术的优点，包括：（1）可以测验较为负责的部位；（2）进行检测时利用相控阵技术较为快捷；（3）相控阵技术进行检测灵活性极强；（4）相控阵技术在检测时利用的探头较小，进行狭槽检测时比较省时省力；（5）利用相控阵技术可以检测任何部位，即便是不易接近的地方同样可以检测得到。总之，相控阵技术的利用为焊接工作带来了极大的便利。

二、相控阵技术在实际运用中的案例分析

1、对于不锈钢焊接检测分析

这类材质的检测比较复杂。该材料是较为厚重的不锈钢材质，其焊接缝处有狭槽以及容易被腐蚀的裂纹。在进行检测时，首先要使用45度的探头对其斜面处的狭槽进行检测并记录下来检测结果，根据此时的记录结果我们可以明显的看出此处狭槽的回波较为突出，然而由于焊接缝而导致的反射波不明显，此处的缺陷检测结果极为良性。对于刚提到的腐蚀裂纹而言，在其检测记录图中可以观测出来，但是整体效果不明显。其次，我们应该使用相控阵技术利用探头检测较深处的狭槽以及腐蚀裂纹，我们仍旧可以通过记录的检测结果进一步得出缺陷的深度值，这期间的一切操作肯定存在误差，但误差值不超过3毫米。

2、对于因康镍合金牛焊缝检测分析

因康镍合金牛焊缝技术是对其进行双面焊接的，在焊接的过程中，我们可以清晰的通过观察看到焊接试板的腐蚀裂纹。在焊接试板的侧面我们可以看到其缺陷所在：狭槽部分以及疲劳裂纹部分都存在缺陷，主要是由于电火花的加工制作造成的，进行检测研究可以得出结论：其缺陷的深度大致包含六种。

三、关于管道环焊缝的检测分析

1、管道环焊缝的特征

管道环焊接缝，我们可以根据美国对其进行检测的标准来进行测验。首先要将需要检测的部位进行划分，焊缝处一般都是按照二至三毫米的厚度进行划分的，不同的部分按照不同的探头将其进行整合，然后统一按照测验专用的转换器对其电压进行转换，检验探伤的时候谨记要使用不同的三种测验方法相互结合进行检测。

2、管道焊接技术的相关实践

对于相控阵技术而言，大家都了解它可以使检测结果更加精准，这主要是因为利用相控阵技术进行检测时可以根据检测部位不同而设定不同的角度，及时的追查需要进行检测不部位，这样可以既快捷又方便，最重要的是检测结果较为准确无误。

我们根据管道环焊接实践分析得出，相控阵技术运用在管道环焊接中不仅检测能力比一般的检测方法较高，而且检测的速度以及检测时的灵活性都比其他的检测方法高出一筹。最近几年，欧洲、美洲的管道公司已经开始普遍的使用相控阵技术对管道焊缝进行检测，其检测速率以及检测结果都较为乐观，相控阵技术在未来的使用过程中定会得到大家的青睐。

四、结语

总而言之，在管道焊接中相控阵技术可谓是最好的探伤办法，它较其他的方法而言更为精準，而且使用范围也较为广泛，无论是不锈钢焊缝还是管道的检查都离不开相控阵技术，当然，它同样可以出现在一般的压力容器的检测之中。相控阵技术的使用为一系列焊接检测工作带来了极大的便利。

【参考文献】

[1] 李 衍. 相控阵超声对裂纹表征和定量的重要贡献[J]. 无损探伤， 2013（01）.

[2] 肖武华， 孔令昌. 相控阵检测技术在缺陷定位、定性、定量准确性的探讨[J]. 河南科技， 2013（14）.

[3] 刘晓睿， 强天鹏， 邬冠华， 孙忠波， 肖 雄， 郑 凯， 涂春磊. 国外的工业相控阵检测标准[J]. 压力容器， 2012（03）.

【作者简介】

闫军帅（1990—），男，山东省滨州市人，单位：中国石化集团胜利石油管理局海上石油工程技术检验中心，主要研究方向：工程、X射线机、相控阵超声波、声发射、TOFD、无损检测NDT的研究。