相控阵超声检测技术在厚壁管道对接焊缝检测中的应用.pdfVIP

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相控阵超声检测技术在厚壁管道对接焊

缝检测中的应用

摘要：相控阵超声技术是传统超声检测在技术上的发展，比传统超声波探伤

具有更高的缺陷检出率，目前相控阵检测技术在无损检测行业中已经得到了广泛

的应用。本文主要围绕相控阵技术原理、设备的使用和调校，结合国外工程相控

阵检测技术在厚壁管对接焊缝检测中的实际应用案例，对相控阵检测技术在石油

化工工艺管线中的应用情况做一些说明，可以为国内相控阵检测的推广提供一些

应用案例。

关键字：相控阵超声检测技术；厚壁管对接焊缝；应用实例

1概述

在石油化工行业中，在高温高压等工况下，厚壁管被大量的使用，且随着石

油精细化加工，厚壁管的使用也越来越多。普通的300KV的射线机最大穿透能力

为48mm，γ射线源虽然穿透能力强，但其使用和运输过程中发生安全事故的可

能性非常大，而且对无损检测人员的辐射损害也非常大。在鲁迈拉油田游离水处

理工程中有大量的厚壁管需要对其焊缝进行无损探伤。规格为325*25.4mm，

406*30.96,457*34.93,508*38.1这些规格的管道已经超过了300KV射线机的最大

穿透能力，只能借助相控阵技术对其焊缝进行检测。使用奥林巴斯MX2代相控阵

检测设备系统，对厚壁工艺管道对接焊缝进行了检测，并取得了非常不错的效果。

因此本文将相控阵检测技术在厚壁工艺管线焊缝检测中的应用情况做一阐述。

2相控阵超声检测技术原理

相控阵检测技术是传统超声检测在技术上的发展，其关键在于采用了全新的

发生与接收超声波的方法，相控阵列通过电子控制发射声束的形状和波束偏转角

度，使其无需移动探头就可进行电子扫查，然后通过后处理，改变超声波的聚焦

尺寸和位置，通过有效的信号平均，提高了信噪比。

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3设备选择与校准及相控阵TCG曲线的制作

3.1设备与探头的选择

相控阵系统应载有聚焦法则设定软件，能借此修正超声波束特性；设备应具

有数据存储功能；相控阵系统的波幅和屏高线性应标准化，既满足E2491标准的

要求，且至少一年校验一次；仪器应能在1MHz-10MHz的标称频率下发射和接受

声脉冲；仪器应能以所有探头标称频率至少5倍的频率，将A扫描显示数字化，

波幅数字化时，分辨力至少应为8bit(256个色阶)；相控阵设备应具有角度校准

增益和时间校准增益。

探头要根据现场检测的实际情况作出选择，大探头能量大，信噪比高，但是

和管壁耦合效果不佳；小探头耦合效果好，但是信噪比低，在被检工件厚度太大

时往往需要高的增益值，因此杂波太多。

3.2设备的校准及TCG曲线的制作

与常规超声波探伤一样，相控阵超声波探伤也需要对其进行校准，校准的目

的是为了更精确的定位缺陷位置，更好的进行定量分析。通常情况下需对声速、

模块延迟以及灵敏度进行校准。

1）声速校准

声速校准和常规超声波相同，这里选择IIW试块的R100和R50的两个圆弧

面进行声速校准。

2）楔块延迟校准

相控阵的楔块在长期使用中会有磨损等，此时需要对其楔块延时进行校准，

以保证其能够达到最优良的扫查状态。

3）灵敏度校准

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进行灵敏度校准一般选择一个人工反射体为基准点，然后在工件上用聚焦法

则定义的角度范围内来回移动探头，使其回波形成平滑的曲线保证每个角度都要

有回波