钢管塔焊缝相控阵检测技术设计及应用 史红伟 孙建华 韩庆军 钟恩涛摘要：如今我国的工业发展十分迅速，从以前的制造大国逐渐向质造大国转变，我国对于工业铲平的品质要求也越来越高，过去使用的检测技术在对许多关键部件进行检测时会对部件产生相应的损伤，影响产品的质量。近年来无损检测技术的发展迅速，现在已经广泛应用于检测高品质的产品，保证产品的结构不会受到破坏以维持其性能稳定。现在，在军事工业、航空航天等高端科技领域中无损检测技术已经成为了不可或缺的一部分，现在对于钢管塔的焊接品质要求越来越高，特别是对于电力行业的钢管塔的品质检测，也需要更好的检测技术，超声相控阵检测技术作为一种常用的无损检测技术在实际应用中很广泛，本文探究该技术在电力行业钢管塔焊缝中的技术设计与应用，为其实际应用提供一定的借鉴。1.引言：因为超声检测技术具有检测范围较大、检测结果准确与检测过程对人体不会造成损伤的有点，所以它是在所有常规的无损检测技术中使用的最多的一种技术。该技术的发展也比较迅速，为了应对我国剧增的各种检测对象，超声相控阵技术被研究出并逐渐应用到工业产品的检测中。传统技术对钢管塔的焊缝检测效率较低、检测结果不能进行保存并且对检测人员的专业素养与经验要求很高，而相控阵技术则克服了传统检测方法的缺点，为保证公司的产品质量提供保证。2.相控阵超声检测技术超声相控阵技术的主要特点是多晶片探头中各晶片的激励均由计算机控制（如图所示）。扫描声束是聚焦的，能以镜面反射方式检出不同方位的缺陷。这些缺陷可能随机分布在远离声束轴线的位置上。相控阵单元控制结构示意图在信号激励过程中，探伤仪将触发信号传送至相控阵控制器。后者将信号变换成特定的高压电脉冲，脉冲宽度预先设定，而时间延迟由聚焦律界定。相控阵控制器在接收到回波信号后，根据接收到的聚焦定律转换时间，并组合这些信号以形成脉冲信号，以传输到错误检测器。为了产生具有相长干涉相位的声束，阵列探针的每个单元都被电脉冲激发，并具有微小的时间差。在合并信号之前，每个换能器单元接收的回波信号之间存在时间差。信号会聚后形成的A扫描图显示材料中特定焦点的回波特性，以及材料其他点处各种衰减的回波特性。每个单元的延迟值取决于相控阵探头上“窗口”的大小，模式，折射角和激励单元的聚焦深度。3.使用设备及厂家的介绍本文所阐述的是根据国内某高新技术产业所生产的设备，该公司致力于超声设备与超声换能器的研究与制造，是一家高新技术产业的公司，且该公司的科研实力雄厚。通过 ISO 9001：2008 质量管理 体系认证、CE 标志和欧盟 EN-12668 标准符合性认证，属国家认定的高新技术企 业之一。在 1-3 复合材料晶片、超声相控阵设备和相阵探头研制等多项前沿技术上均处于国内乃至国际领先水平。4传输软件的构成该检测传输软件由传输软件、数据处理与图形转化显示软件、数据计算的软件和硬件控制软件四个部分构成。该软件分为客户端和服务器计算端，在软件中还有一些程序能够保证两端能够进行数据的传输与通讯。5钢管塔的焊缝缺陷5.1缺陷评定1）超过评定线的信号应根据缺陷3D视图观察其是否具有裂纹等危害性缺陷特征，如有怀疑时应采用缺陷尖端检测分析功能对缺陷进行综合判断。2）最大反射波幅位于区的缺陷，其指示长度小于10mm时按5mm计。3）相鄰两缺陷各向间距小于8mm时，两缺陷指示长度之和作为单个缺陷的指示长度。5.2检验结果的等级分类1）最大反射波幅位于区的缺陷，根据缺陷指示长度按规定予以评级。2）最大反射波幅不超过评定线的缺陷，评为级。3）最大反射波幅不超过评定线的缺陷，检验者判定为裂纹等危害性缺陷时，无论波幅尺寸如何，均评为级。4）反射波幅位于区的缺陷，无论其指示长度如何，均评为级。6焊缝缺陷的定型方式6.1缺陷位置：以获得缺陷的最大反射波幅的位置为缺陷位置。缺陷位置信息主要包含深度（DA值）和水平（PA值）。6.2缺陷长度：即缺陷起点和缺陷终点。平行线扫查时，采用评定线绝对灵敏度法按影像的实际轮廓测定缺陷指示长度。锯齿形扫查时，当缺陷只有一一个高点时，采用6dB法测长;当缺陷有多个高点时，采用端点6dB法测长。6.3缺陷自身高度：对于面状缺陷，可在S扫描或D扫描视图上采用6dB法测量缺陷自身高度，对于开口型裂纹缺陷的自身高度，可以采用端点衍射法进行测量。7焊缝缺陷的测量方法7.1评定线绝对灵敏度法：以缺陷左边最后一个高于评定线高度的点记为缺陷左端点，以缺陷右边最后一个高于评定线高度的点记为缺陷右端点，两点之间距离为缺陷指示长度。7.2 6dB法（半波高度法） ：移动探头找到缺陷的最大反射波，然后沿着缺陷方向左右移动探头，在左右两端找到最大反射波-半波高位置的点记为左右端点，两点之间的距离就是缺陷的指示长度。8.讨论随着我国工业化的不断提升，工业水平的不断提高，所生产的工业产品的品质不断提高，并且现在对于产品的品质要求极高，不能产生损伤。而在对产品进行品质评价检测的时候常常会对产品造成一定的损伤，影响产品的品质。所以无损的产品检测技术应运而生，因为其优点明显强于传统的检测方法，所以迅速占领了检测市场。超声检测技术作为最常用的无损检测技术具有检查全面、对检测人员没有危害等特点，近年来超声检测技术发展迅速，相控阵检测技术是一种新型的无损检测技术，检测范围更加全面，检测深入成都大，并且检测效率较高，检测的结果可以存储保留。钢管塔的焊接工程量大，焊缝很多，一个焊缝的质量不过关都有可能造成巨大的损失，对于钢管塔焊缝的检测技术要求很高，要使检测时对焊缝的损伤降到最少，首选技术即便是相控阵检测技术，可以全面地检查焊缝的质量，将焊缝分成很多层进行检测，并且经过电脑生成图像可以直观的分析检测结果。该技术具有很好的市场，发展前景十分广阔，比如1、相控阵成像技术在火电，水电，风电的超声检测得到业主认可，相控阵成像 效果好，检测效率高，人为误差小，还解决了叶根，叶片位置受限及常规超声难 以解决的问题都通过相控阵得以解决;相控阵让超声检测又提升了一个层次。 2、2018 年贵州晴隆管道发生问题;业主提出采用相控阵+TOFD 检测;经过各 行业专家评定及认可后，在项目中广泛采用，而且作为射线漏检的铺助检测手段， 让管道安全得以更好的保障。收益方面：每道焊口收费大概的价位为 ?1000.00?1500;同时检测每道口的时间仅需要五分钟，降低了检测人员的工作 强度，而且提升了检测效率及准确率。所以，该技术能够促进工业水平的发展，也能促进加工工艺的提升，值得应用与推广。 -全文完-