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相控阵技术检测钢中缺陷 朴启霞 （东北特钢集团北满特钢有限责任公司 黑龙江161041） 摘 要：本文主要介绍了相控阵超声检测设备，相控阵的检测原理及特点，以及在北满特钢的应用 情况。在实际工作中，我们不断摸索此套设备的特点,参数的设置,针对钢中夹杂缺陷，采用相控阵自 动化超声检验与手工超声波探伤两种方法相结合，将两者的探伤波形对比分析，对缺陷部位进行手 工探伤定位取片,低倍酸浸试验,分析夹杂物探伤波形特点,产生缺陷的真正原因及预防措施，为今后 改善产品质量，控制夹杂缺陷产生，提供了重要参考数据。 关键词：相控阵，超声探伤，缺陷，夹杂 2013 年～2014 年我公司生产的钢材，夹杂缺陷占据了很大一部分比例，且居高不 下，严重困扰公司的产品质量。轧材月产量在2 万吨左右，钢中缺陷种类较多，特别是 单点夹杂以及其它有方向性的小裂纹，手工超声波检验时，因盲区、噪音等原因极易漏 检，为满足生产检验质量及数量要求，我厂于2013 年引进了一套加拿大Olympus NDT 公司生产的国际领先的相控阵超声检测系统, 自2013 年下半年运行以来,相控阵设备运行 良好,此套设备为轧材的内部质量检测做出了重要贡献, 以下是我们的试验数据。 1 设备简介 轧钢棒材自动化探伤线引进了目前国际上最先进的大棒材检测设备——旋转棒材 检测系统（RBIS ）如图1。该检测系统采用了先进的相控阵超声（PA ）、阵列涡流（ECA ） 检测技术，在满足高速检测的同时，对径向全截面、轴向全长度进行高分辨力的检测。 该系统目前可检测直径 Φ100mm～Φ350mm、长度3m～15m 的棒材，单支最大可承重 10 吨，并能根据检测结果对棒材进行自动分选。 超声检验部分采用相控阵纵波检测＋相控阵横波逆时针检测＋相控阵横波顺时针 检测的配置模式，检测最高能力为平底孔Φ2mm 或横孔Φ0.5mm×12.7mm 当量等级。涡 流检测部分采用阵列涡流检测配置，检测最高能力可达 0.3mm×20mm×0.2mm 。系统端 部盲区≤30mm，信噪比≥8dB，同时误报率≤1%，漏报率为0，检测结果准确、稳定。 该套检测还配有友好的人机交互能力，高级监测软件 SuperVisor 、QuickView （UTET ）和人机操作界面，具有详细的可调参数、快捷的检测操作和完善的结果处 理等能力，能够快速响应各种检测的要求。 2 相控阵超声检测特点及原理 2.1 相控阵技术的概念 图1 旋转棒材相控阵检测系统 相控阵技术是通过电子激发的时间不同而改变探头性质的技术。 2.2 相控阵技术的特点: 相控阵超声无损检测的基本特点是相控，相控包括发射和接收相控两部分。相控阵 的发射是用电子技术调整阵列单元发射相位和超声强度，以实现焦点位置和聚焦方向的 不同角度的调节。它的特点是把一个探头设置 （含128 个小晶片）中每8 个小晶片为一 个发射单元，共16 个阵列，各阵列到达焦点的声束具有相同的相位，这就是相控聚焦。 相控阵的另一个特点是多晶片探头的激励 （振幅和延时）均有计算机控制，压电复 合晶片受激励后能产生超声聚焦波束，波束的角度、焦距、焦点尺寸均通过软件调整， 可以检出不同相位的裂纹. 2.3 相控阵探伤原理 相控阵超声无损检测（UPANDT ）是近年来超声无损检测领域中发展起来的新技术。 传统的超声无损检测是单声束扫描成像技术，即是依靠超声波换能器固有的几何超 声聚焦扫描工件内部缺陷，根据缺陷回波的特征确定缺陷的位置、大小及性质。一般是 A 超，它只能给出缺陷波幅的高低及缺陷位置。 相控阵无损检测技术是多声束扫描成像技术，它的超声检测探头是由多个晶片组成 的换能器阵列，阵列单元在发射电路激励下以可控的相位激发出超声波，并使超声波声 束在确定的声域聚焦。超声相控阵各声束相位可控，电子控制聚焦焦点，使超声波的检 测灵敏度、缺陷的分辨力更高，探测图像更加清晰、准确，检测速率也更快。 3 检测应用实例 我们选取直径Ф210mm 圆棒材作为检测对象，如图2 所示，检测过程如下： 3.1 检测参数设定 钢种：P91 ； 表面状态：粗加工； 图2 钢材表面状态 脉冲重复频率：