全自动相控阵超声检测技术dzlt_4.doc

全自动相控阵超声检测技术 及在环焊缝检测中的应用 江苏徐州东方工程检测公司 曹 健 摘要：全自动相控阵超声检测系统是在断裂力学(ECA)的基础上，采用区域划分法,将焊缝分成垂直方向上的若干个区，再由电子系统控制相控阵探头对其进行分区扫查。检测结果以双门带状图的形式显示，在辅以TOFD(衍射时差法)和Ｂ扫描功能，对焊缝进行分析、判断。全自动相控阵超声仪在国外已被广泛应用于管道环焊缝的检测。 主题词：全自动超声波 区域划分法 相控阵 带状显示 TOFD 全自动超声波在国外已被大量应用于长输管线的环焊缝检测,且越来越成为一种趋势。与传统手动超声检测和射线检测相比，其在检测速度、缺陷定量准确性、减少环境污染、降低作业强度等方面有着明显的优越。加拿大R/D Tech公司生产的Pipe WIZARD相控阵超声检测系统是专用于长输管线环焊缝的检测设备。该系统由数据采集单元、脉冲发生单元、电机驱动单元、相控阵探头、工业计算机、显示器等组成。系统在Windows NT界面下运行Pipe WIZARD操作软件，完成对焊缝的线性扫查、实时显示、结果评判。对其基本原理，笔者根据自己在实际工作中的体会和经验在此作一简单介绍。 本文使用的焊缝参数如下。坡口形式CRC；壁厚Ｔ＝16.4mm；焊接方法：全自动焊接。 一、 基本原理 1．区域划分法 采用全自动超声检测的关键是“区域划分法”。根据壁厚、坡口形式、填充次数将焊缝分成几个垂直的区。每个分区的高度一般为1－3mm，每个区都由一组独立的晶片进行扫查（这种分区的扫查被称为Ａ扫）。检测主声束的角度按照主要缺陷的方向来设定（在自动焊中主要是未熔合，即将波束尽量垂直于熔合线）。Ａ扫采用聚焦声束进行扫查，焦点尺寸一般为2mm或更小。它们可以有效的检测各自的区域，而且临近区域反射体上的重叠最小。每个分区以焊缝中心线为界，分为上游、下游两个通道，其检测结果在带状图上以相对应的通道显示出。图1.1为CRC坡口、壁厚为14.6mm焊缝的区域划分图。从根部依次为：根焊区、钝边区（LCP）、热焊1区、热焊2区、热焊3区、填充1区、填区2区、填充3区。 2.25 2.3 14.6mm 2.3 1.8 45o 1.7 1.7 1.05 1.5 图1.1 区域划分示意图 检测角度的配置原则（β角的配置）。根焊采用一次波法，声束垂直于根部熔合线，β角为52.5度；钝边可用一次波探伤，采用70度角，也可用串列扫查，β角为50度。热焊区采用二次波反射法，理论上应为45度角，为避免覆盖根焊可选用50度或55度。填充1和填充2采用串列扫查，选用40度β角（考虑到接收晶片最大角为70度）。填充3采用二次波反射法，β角为60度。图1.2为扫查角度配置图。 14o 53o 40o 50o 70o 60o