超声波相控阵检测技术在特种设备焊缝检验中的应用探讨.docx

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超声波相控阵检测技术在特种设备焊缝检验中的应用探讨

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摘要：对于超声相控阵检测技术来说，其所具备的灵活性特征较为明显，而以往的检测方式因在此方面存在着明显的不足之处，所以已然渐渐被超声相控阵检测技术所替代。在特种设备检验之中，若可积极运用于超声相控阵检测技术，那么则能够迅速了解到焊缝之中所产生的缺陷问题，保障最后的检验结果具备较高程度的精准性，所以十分有必要在特种设备检验之中运用于超声相控阵检测技术。

Keys：超声波相控阵检测技术；特种设备；焊缝检验

引言

无损检测方法是基于现代科学技术发展的检验技术方法，它在不损坏、不改变被检对象理化状态的情况下，对被检测对象的内部及表面进行高灵敏度和高可靠性的检查，以此来判定被检测对象的完整性、连续性和安全性。超声波检测方法作为五大常规无损检测技术方法之一，是目前国内外应用最广泛、使用频率最高且发展较快的无损检测方法，与其他无损检测方法相比，超声波检测拥有较强的适用性、较好的穿透力，且设备较为便携、操作较为安全等优势。

一、超声相控阵检测技术应用优势

超声相控是由多个压电晶体以一定的规律分布排列的，是超声探头晶片的组合，按照一定的顺序激发各个晶片，并有效控制发射超声束，使其能够聚集、偏转、扫描，并促进所有晶片的超声波能形成一个整体波阵面。此外，还能够确定方向和大小、不连续的形状等，进而可以提供出比多个探头或单个探头系统更大的能力。它在检测焊缝的过程中，会沿着焊缝长度，在处于平行的状态下进行直线扫查，还能全体积检测焊接接头。再者，也可以从角度补偿、二次波显示两个层面开展检测，前者可以取代传统的DAC曲线方法，通过家督增益补偿对功能设置，而后者则采用二次波检测成像显示模式开展检测。同时，在运用超声相控阵检测技术的过程中，利于达成多角度的检测目标，可提高特种设备检验的有效性以及可靠性。而对于相关工作人员来说，也能够针对特种设备检验的具体需求来科学定制适合的探头，同时运用便携型的检测设备，对于特种设备的焊接实施扫查，如此则可获得更具精准性的数据或者是图片等，能够使得检测工作的开展更为便利。

超声波相控阵检测技术在承压特种设备焊缝检验中的应用

2.1科学选择探头

探头晶片阵列可分为很多种形式，如线性阵列、矩形阵列、环形阵列等。目前焊缝检测中比较常用的为线性阵列探头，对于某些需要一发一收装置的可用双线性阵列探头。探头频率的高低对检测有较大的影响。频率越高，灵敏度和分辨力越高，对检测有利；但频率越高，衰减越大，又对检测不利。一般对于晶粒稍细的碳钢焊缝，常用频率范围为2.5MHz～5MHz，对于一些薄壁焊缝，频率可以为7.5MHz；对于晶粒粗大的不锈钢焊缝，一般选用频率范围为1MHz～2.5MHz；如果是纵波检测，可用频率范围为2MHz～4MHz。如果频率过高，就会引起严重的衰减，信噪比下降，甚至造成无法检测。探头尺寸大的探头通常包含数量多的晶片或尺寸大的单个晶片，可以一次性通过多种聚焦法则激发，形成多组功能不同的波束，通过一次性扫查就可以覆盖焊缝不同的区域，宜适用于相对壁厚较大的焊缝。但对于某些小型工件，扫查空间或几何形状受限，扫查面不太平整的情况，宜选用尺寸较小的探头。

2.2应用声束模拟软件检测

特种设备焊缝检验区域主要包括焊缝内部、邻近区域、热影响区，为了保证超声波相控阵检测技术发出的波束有效覆盖所有被检区域，应采用声束模拟软件对波束传播进行模拟，以此实现提高超声波相控阵检测质量的目的。SetupBuilder声束模拟是目前应用性较强的一款软件，以理论声学公式为基础，对不同型号换能器在不同环境与工艺条件下产生的波束进行计算，为检验工作提供参数支持，充分发挥该软件的作用，对改善波束信噪比与增强穿透力具有重要意义。

2.3结合实际情况采用不同扫查法

在应用超声波相控阵检测技术对特种设备焊缝进行检验时，应根据实际情况选择扫查法。现阶段比较常用的扫查法主要是分区扫查与线性扫查：第一，分区扫查法是指将焊缝分为若干分区，对每个分区的高度进行控制，针对每个分区安排一组超声波波束，基于焊缝坡口角度确定波束检测角度，以此完成焊缝检验工作；为了确保分区扫查效果，通常会采用专用校准试块进行控制，根据不同材质、不同直径、不同壁厚的特种设备选择针对性较强的试块，为提高焊缝检验工作质量提供支持。第二，线性扫查是指沿着特种设备焊缝做直线运动，在应用线性扫查法时，超声波波束的主要面向对象的整个焊缝被检区域，相较于传统的锯齿形扫查法，线性扫查法覆盖的区域更广；另外，该扫查法需要利用多个探头进行焊缝检验，但因为运动方向单一且操作方式简单，因而可以将其与自动化技术相结合，如此既能提高超声波相控阵检测效率，又能优化人力资源配置，对减少人为操作失误、规避漏检现象具有积极影响。

2.4基于实际确定工