相控阵在小径管焊缝检测中的应用

一 、检测背景

在火力发电，石油化工等行业中，经常有小径管对接焊缝，这种管道中的焊缝质量对管道的使用寿命有很大的影响。所以薄壁焊缝的检测也被纳入标准中，成为重要的工艺环节。

实验中使用的管件如下图，壁厚5mm。

二、检测方法的难点：

常规超声检测小径管的难点有：

小径管壁薄，壁厚较薄时超声波束在管壁中产生的声程较短，易受声压不规则的近场区干扰，给缺陷定性，定量带来困难；

管壁曲率较大，管内外表面声能损失较大，声束传输路径更复杂，经过多次发散，聚集声压反射异于常规，使声能有一定量损失，降低了探伤灵敏度；

焊缝焊波高度，焊瘤尺寸与管壁厚度为同一数量级，在较高灵敏度探伤时杂波多，给缺陷的识别增加了难度；

不锈钢焊缝柱状晶引起超声波在传播时产生较大的衰减和散射，并伴随着声束偏移，导致声波路径发生弯曲、畸变，造成定位不准；结构噪声与粗晶、各向异性引起超声波衰减严重，导致超声波难以进入焊缝；粗晶的林状回波降低了缺陷信噪比。

在目前使用超声相控阵检测技术是解决小径管焊缝的检测是比较理想的技术之一，相控阵可以实现聚焦，角度偏转，双晶线阵探头有更好的聚焦，分辨率， A15和A25探头对碳钢和不锈钢的小径管有很好的覆盖

碳钢管件检测：

不锈钢管件检测

三、检测设备配置选择：

主机：Ommiscan X3

探头：7.5CCEV35-A15 ，5DL16-12X5-A25

可在次轴上优化聚焦的薄型相控阵探头，提高了检测薄壁管道上的细小缺陷的能力。

A25探头拥有一个创新型系统，可以根据楔块屋顶角度调整两个阵列。楔块屋顶角可以根据被测管道的直径得到优化。

三、检测实验方法：由于小径管曲率比较大，我们借助COBRA手动扫查器完成数据采集，并且扫查器可多安装两个相控阵探头，并可在单次扫查中完成整个焊缝的检测。

四 试块人工缺陷的检测效果

试管中人工缺陷清晰可见

五 结论

超声相控阵检测技术可以通过三维图像，利用反射信号颜色的对比更直观的体现出工件的好坏程度。通过横向（缺陷与缺陷之间）和纵向（缺陷与底面回波之间）颜色及波高的对比，采用记录数据的形式，用分析软件给出反射信号更准确的定量。配合编码器对反射信号进行定位。综上所述：采用超声相控阵检测技术对上述工件有良好的检测效果。

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