电厂锅炉管座角焊缝相控阵超声检测
电站锅炉蛇形管高压加热器小径管对接焊缝的相控阵超声检测
随着电站建设不断向大型化和高参数方向发展，国内新建大型电站逐渐采用蛇形管式高压加热器(以下简称“高加”)来代替管板式高压加热器。
图1 蛇形管高加外观如图1所示，由于蛇形管高加对接焊缝结构复杂，蛇形管空间小，焊口数量多，所以其射线检测操作困难，检测周期长。
为此，中国特种设备检测研究院和东方电气集团东方锅炉股份有限公司的研究人员对材料为15CrMo、壁厚为3.5mm的Φ25mm管道对接焊缝进行相控阵超声检测(PAUT)工艺研究，通过仿真分析PAUT检测工艺，对缺陷响应进行工艺优化，在模拟试块上对优化后的工艺进行检测试验，以验证其对蛇形管高加小径管对接焊缝检测的可行性。
1小径管相控阵超声检测工艺分析01声场仿真图2 小径管对接焊缝坡口结构示意(T为壁厚)根据焊缝坡口等工艺参数建立的小径管仿真模型如图3所示。
对工件进行分析，设置探头频率为7.5MHz；楔块角度为60°；晶片数量为16；激发孔径为7.9mm；起始激发1个晶片；声束角度为45°~75°；探头前端距焊缝中心距离为7.5mm；声波反射4次。
图3 工件仿真模型将上述工艺参数加载至被检工件模型上，经仿真软件计算分析，该聚焦法则下的声束覆盖如图4所示，声场在工件中的分布如图5所示。
图4 声束覆盖示意图5 声场在工件中的分布示意由仿真可知，采用设定的相控阵超声检测工艺参数，使用3次波及4次波，探头中心能量的-6dB范围内声场能完全覆盖焊缝检测区域，能更有效地利用声场能量。
使用该检测工艺参数，对小径管进行缺陷响应仿真分析。
02PAUT缺陷响应仿真Φ2mm长横孔缺陷响应仿真分析在建立好的工件模型中，预制一个长为10mm，孔径为2mm的长横孔，其模型如图6所示。
图6 Φ2mm长横孔缺陷模型用上述声场仿真的检测工艺参数在该模型上进行缺陷响应仿真分析，分析结果如图7所示。
图7 Φ2mm长横孔缺陷响应仿真分析结果由仿真分析结果可知，采用三次波能有效检出Φ2mm的长横孔，在折射角为53°时，缺陷反射波幅最大，最大波幅绝对值为0.103。
电站锅炉小径管焊接接头相控阵超声检测工法
电站锅炉小径管焊接接头相控阵超声检测工法1 前言目前，火电机组安装及检修过程中，超临界及以上参数的电站锅炉小径管焊接接头一般要求进行100%无损检测。
受施工现场安全管理要求严、检测工期紧、作业空间受限等因素影响，采用传统的射线或常规超声检测方法难以满足锅炉小径管焊口100%无损检测要求。
相控阵超声具有检测速度快、检测灵敏度高、缺陷显示直观、定性定量准确、适合于复杂结构件和盲区位置检测等特点，能够很好地解决上述困难和问题。
目前，该技术在电力行业中的应用尚处于起步阶段。
针对电站承压焊口无损检测特点，积极开展相控阵超声检测技术研究。
公司成立了相控阵超声检测技术研究攻关组，成功申报山东省省级技术创新项目立项，针对相控阵超声检测专用工器具的设计、典型焊接缺陷试样制作、CIVA检测技术仿真、检测工艺的选择和优化、检测结果的验证比对等多个关键环节进行研究和攻关，总结形成了《电站锅炉小径管焊接接头相控阵超声检测工法》。
本工法中主要关键技术成果经国家一级科技情报机构查新和中电建集团公司鉴定达到“国际先进水平”。
技术创新成果获得中电建集团公司科学技术奖一等奖，中电建协QC成果一等奖。
项目研发获得发明专利一项、实用新型专利一项，另有3项申报专利已获受理。
在《无损检测》杂志上发表高水平论文一篇，总结形成的企业标准《钢制承压设备焊接接头相控阵超声检测技术》被推荐为山东省特种设备协会社团标准。
目前，本工法已经在公司巴基斯坦萨希瓦尔电厂、华电十里泉电厂等多个工程项目中成功应用，取得良好了应用效果。
2 工法特点2.1将压电复合材料技术、电子技术和计算机处理技术的前沿成果进行集成与融合，通过人工智能和计算机控制系统实现了超声波检测在系统组成、检测原理方面的改进和提升，提高了焊接接头缺陷检出能力。
2.2采用CIVA检测仿真技术验证聚焦法则参数和检测工艺参数，确保检测声束覆盖全部检测区域，提高焊接接头缺陷检出率。
采用A、B、C、D、S等多种扫描方式相结合，直观显示缺陷特征和缺陷位置，提高缺陷数据分析和性质判定的准确性。
电厂锅炉管座角焊缝的无损检测分析
Machinery & Equipmemt︱400︱2017年12期电厂锅炉管座角焊缝的无损检测分析李 泽华电电力科学研究院，浙江 杭州 310000摘要：锅炉是电厂运行过程中必不可少的设备，其质量对电厂运行情况会产生一定的影响，基于此电厂需要对锅炉各方面管控工作产生足够的重视。
本文对锅炉管座角焊缝常用的无损检测技术进行说明，之后对电厂锅炉管座角焊缝无损检测进行详细分析，以期为实际检测过程提供可供参考的建议。
关键词：电厂锅炉；管座角焊缝；无损检测；分析中图分类号：TK22 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）12-0400-011 电厂锅炉管座角焊缝常用的无损检测技术 第一，对金属磁记忆检测技术进行分析。
此种检测技术主要使用金属磁记忆仪器完成相关检测工作，此种方法具有操作简便及全面性的特点，能够对以前操作过程比较复杂及漏检的情况进行有效规避。
在实际使用过程中工作人员需要根据当前情况及规定要求对具体参数值进行明确，将各项指标同参数值进行比较，在两者存在偏差时需要尽快告知技术人员，让其采取相应措施进行解决，使锅炉可以正常运行，进而提升电厂运行效果。
第二，对磁粉探伤检测技术进行分析。
此技术在锅炉管座角焊缝无损检测工作中应用较为广泛，在检测中铁磁性材料或者工件磁化后会出现不连续的情况，此种情况导致工件表面的磁力线会发生不同程度的畸变，在一定时间后会产生漏磁场，其会对工件表面的磁粉进行吸附形成磁痕，不连续位置磁痕分布图见图1，之后工作人员便可以对锅炉是否存在故障问题进行判断。
图1 不连续位置磁痕分布图第三，对超声波探伤检测技术进行分析。
此种检测技术在焊接接头裂纹及夹渣等内部缺陷检测中比较常用，其具有内部缺陷检出率较高的优势，并且能够提供相关缺陷的信息，可以为处理措施的制定提供准确的数据支持。
2 电厂锅炉管座角焊缝无损检测分析2.1 对检测样本进行合理选择检测样本选择是否合理对检测结果准确性有一定的联系，为此工作人员需要对样本选择工作产生足够的重视。
角角焊缝的超声相控阵检测工艺探讨
角角焊缝的超声相控阵检测工艺探讨摘要：本文介绍了将超声相控阵检测成像技术在电站过热器和再热器角角焊缝检测方面的成功应用，超声相控阵检测技术与常规超声检测技术相比，在解决发电厂角角焊缝等常规方法无法检测的部件方面具有独特优势。
超声相控阵检测技术具有广泛的应用前景，具有广泛推广价值。
关键词：相控阵；超声；检测技术；角角焊缝。
1 检测方法分析1.1角角焊缝及常规检测方法联箱与管子相贯节点的相贯线是一条马鞍形状的空间曲线，相贯焊缝焊接规范要求主管与支管的管节点焊缝全周连续焊接并保持平滑过渡。
实际施工时受限，很难做到全周连续，即存在焊接不连续、焊接不饱满等施工质量缺陷。
角角焊缝的具体无损检测工艺在ASME及我国的NB/T47013中没有涉及。
目前广泛采用的是常规超声检测方法。
DL/T1105.1-2电站锅炉集箱小径管管座角焊缝无损检测技术导则的通用部分和超声检测，采用45°、60°、70°三种角度的探头对焊缝进行检测。
但该方法检测效率低下，即使是操作熟练的检测人员检测一个角角管座焊缝也需要大量时间。
1.2超声相控阵检测超声相控阵检测仪器自身具有强大的数据存储和分析能力，使得超声相控阵（PAUT）技术与常规超声技术相比具有更高的检测效率、检测灵敏度和缺陷检出率。
相控阵检测系统是高性能的数字化仪器，能够实现检测全过程信号的记录。
通过对信号进行处理，系统能生成和显示不同方向投影的高质量图像。
超声相控阵的检测操作主要通过系统安装的工艺软件完成。
这些软件中自带参数输入模块、截面图生成模块、声束覆盖模块及缺陷定位评价模块等，只要工艺软件选择正确，需要的各个工艺参数设置精确，按照拟定的检测工艺和操作步骤，检测完成后的工艺软件可进行自动评定并生成缺陷信息列表（缺陷信息包括：缺陷深度、长度、幅度等）。
结合DAC曲线功能，对缺陷进行三维视图及3D视图显示，辅助评级并自动生成检测报告。
角角管座焊缝超声相控阵横波检测的主要工艺参数（联箱壁厚Y、支管壁厚t、主管外径D、支管外径d、主支管夹角θ是不变量，主支管外壁所构成的二面角ψ和坡口角度φ是变量）必须设置精确，检测生成的缺陷数据信息才能可靠。
管道对接焊缝相控阵超声检测
管道对接焊缝相控阵超声检测
管道对接焊缝的检测是在工业生产中非常关键的环节之一。
传统的检测方法对于管道
对接焊缝的检测效果并不理想，容易产生漏检漏报的情况。
相控阵超声检测技术是一种非
常有效的管道对接焊缝检测方法。
相控阵超声检测技术是一种通过矩阵阵列传感器对被测物体进行检测的方法。
相控阵
超声检测技术能够通过调节每个传感器发射的超声波的相位和振幅，实现对被测物体不同
方向、不同角度的全方位检测。
相控阵超声检测技术具有检测速度快、灵敏度高、成像效
果好等优点，因此在管道对接焊缝的检测中得到了广泛应用。
需要准备一套相控阵超声检测系统。
该系统由一组矩阵阵列传感器、一台控制器和一
台显示器组成。
传感器可以根据具体的检测需求来选择，常用的有线阵、固化高分子阵等。
控制器负责控制传感器发射超声波的相位和振幅，显示器用于显示检测结果。
然后，需要对管道对接焊缝进行准备工作。
要清洁管道表面，确保没有杂质和腐蚀物等。
然后，需要根据具体需要选择合适的探头，将其固定在管道表面，并进行适当的校
准。
接下来，开始进行相控阵超声检测。
控制器通过调节传感器发射超声波的相位和振幅
来实现所需的检测角度和方向。
传感器发射的超声波经过管道表面的对接焊缝后，会被反
射回来并被传感器接收。
通过分析接收到的信号，可以确定管道对接焊缝的存在和位置。
将检测结果进行显示和记录。
检测结果会显示在显示器上，并可以保存下来，方便进
行后续的分析和比较。
火力发电厂锅炉管座角焊缝的无损检测
火力发电厂锅炉管座角焊缝的无损检测在火电厂锅炉接管角焊缝无损检测中，选择试样和检测方法，合理反映整个被检机组的质量状况，对于解决随机选择问题非常重要.。
提出了一种用金属磁记忆法选择管座角焊缝试样的方法，介绍了管座角焊缝表面质量和内部质量的各种无损检测方法.。
指出合理选择检测方法是保证角焊缝检测质量的重要环节.。
关键词：角焊缝；无损检测；电站锅炉；管座；无损检测熔焊管座角焊缝是火力发电厂锅炉的重要组成部分.。
对这些角焊缝进行有效的检验是质量控制的重要组成部分，对集中下水管的角焊缝应进行100%的射线或超声波检验：角焊缝和每个汽包和集管上其他管件的底部.。
这包括如何选择试样和选择无损检测方法，以最好地反映被测样品的整体质量状况.。
目前，在实际测试过程中，样本和测试方法的选择具有很大的随机性，为了改善现状，我们对样本和测试方法的选择进行了系统、全面、有针对性地研究，取得了积极、有效的结果.。
1检验样品的选择对于管座角焊缝按要求开展一定占比无损检测技术的具体情况.挑选抽样检查试品时一般是根据下列好多个要素的综合性考虑到.。
实际为：宏观经济查验的基本结果：机器设备在运作全过程中的运行情况对机器设备安全性的危害：在机器设备以前查验中数次发觉的缺点；此样板挑选方式存有的较大难题是，仅有在零件缺点发展趋势到一定水平，因此具备宏观经济特点的管座角焊缝才很有可能被选定做进一步查验.为了更好地处理这一实际难题，大家将金属材料磁记忆力检验（MMT）方式引进了管座角焊缝查验，该方式只需对零件缺点开展宏观经济特点查验，而不用对其开展进一步查验.。
当电站锅炉中很多应用的金属材料一般全是铁磁质这类原材料中有缺陷或别的缘故导致部分应力时.将造成很高的地应力能抗地应力能的危害.其内部磁畴在地磁场方向中导致畴壁的偏移，乃至造成不可逆地重新排序.造成磁延展性以相抵地应力动能的提升.进而在应力地区产生一个较差的漏磁应用MMT能够在没有加另加电磁场的状况下检测到Hp（v）.根据对收集到的数据信号开展变大、解决，能够看得出原材料中应力的部位和抗压强度.进而能够便捷的发觉有缺陷的地区.。
锅炉焊缝相控阵超声检测典型图谱识别
李 衍
（ 江苏 太湖锅 炉股份 有限公 司 ）
摘
要： 介绍按Ａ Ｍ 规范 （９ ＳＥ ０增补版） 要求，用超声相控阵技术检测锅炉焊缝时，根据相控阵扇形 （ 一）扫描 图像 结合相应 探测布 置截面 图 ，对典 型焊接缺 陷检 测 图谱进 行识别和评 定 的应 Ｓ 用案例 。所涉及 的焊接接 头为相 比于 一般ｘ 型坡 １双 面焊是有 一定检测难度 的Ｖ ２ 型坡 口单面 焊和Ｔ 型接 头组合 焊 ，焊 接 缺 陷包 括 ：焊 趾裂纹 、焊 道 下裂纹 、 内表 面开 口裂纹 、坡 口未 熔合 、根部 未焊透 、以及 密集气 孔等 。同时 ，还 比较 了相控 阵检 测 的定量 结果 与实际缺 陷 尺 寸。 目的是 依据 规 范和标 准要 求 ，为锅 炉焊缝相 控阵超 声检 测 图像识别 和结果评定提 供 借 鉴。 关键词 ： 锅炉焊 缝；超声检 测；相 控 阵；ｓ 扫描；探 测布 置；典型缺 陷图谱
相控 阵 是焊缝 超 声检 测 的高效 手段 ，能 提
供 高可 靠 的检 测结 果 。 能 用 于检 测几 何 形 状 它 较复杂 的焊 接件 、可接 近性 较超声 检测 是 用固定 的折 射角——
４ 。、 ０ ５ ６ 。和 ７ 。进 行的 ， ０ 而相控 阵超声检 测则
一
覆盖焊缝截面的 Ｓ 扫描图像 和密集气 孔的声成
像形态 。 注意 Ｓ 扫描 图像 中焊根几何信号 的识 一 别 ，其 重要性 与常规 Ａ一扫描几何信号 （ 俗称假
次波 （ ．Ｓ波 ） 出时 ，相控 阵 Ｓ ０５ 检 一扫 描的图
的识别一样 。 像 。 气 孔群 尺 寸 为 ： ． Ｏ 该 ｉ５×３ Ｉｍｍ （用 Ｄ ｘ 信号 ）
管道对接焊缝相控阵超声检测
管道对接焊缝相控阵超声检测
管道对接焊缝相控阵超声检测是一种利用超声波技术检测管道对接焊缝缺陷的方法。
它通过将超声波引入被测管道中，利用超声波在材料中的传播和反射特性，对焊缝进行检
测和评估。
这种检测方法具有非接触、高效、准确、可靠等优点，在工业检测中得到了广
泛应用。
相控阵超声检测是利用探头上排列有多个发射和接收元件的特殊超声探头，通过电子
器件对每个元件的发射和接收进行控制，从而实现对被测物体内部的全方位扫描。
相控阵
超声技术可以实现对焊缝的三维成像，能够全方位地检测焊缝的内部缺陷，如气孔、夹杂、未熔合等。
管道对接焊缝相控阵超声检测采用的主要设备包括超声探头、接收电路、信号处理系
统和显示系统等。
超声探头是整个系统的核心组成部分，它由多个发射和接收元件组成，
通过控制每个元件的工作时间和幅度，可以实现对焊缝的全方位扫描。
接收电路用于接收
探头发射的超声波信号，并将其转换为电信号，传递给信号处理系统进行处理。
信号处理
系统用于对接收到的信号进行滤波、放大、增益调节等处理，以提高检测的灵敏度和可靠性。
显示系统用于将处理后的信号转换为图像，并进行图像显示和分析，以便操作人员对
焊缝缺陷进行判断和评估。
管道对接焊缝相控阵超声检测可以有效地检测出焊缝的内部缺陷，并且可以实时显示
缺陷位置和形态，对于焊接质量的评估具有重要意义。
它可以提高焊接过程中的质量控制
水平，减少缺陷的发生和对设备和工程的损害，具有很高的应用价值。
随着相控阵超声技
术的不断发展和成熟，管道对接焊缝相控阵超声检测将在工业应用中发挥更加重要和广泛
的作用。
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电厂锅炉管座角焊缝相控阵超声检测
本文简要分析了电厂锅炉管座角焊缝常规超声检测技术所存在的弊端及技术疑难点，并以此为基础深入探究了相控阵超声检测技术的优势及特点。
标签：电厂锅炉；管座角焊缝；相控阵超声检测技术
1 引言
为满足电厂锅炉的安装需求，其在安装的过程中会存在一定量的管座角焊缝。
从锅炉运行的可靠性角度来看，管座角焊缝的质量会对电厂锅炉的正常运营造成一定的影响。
当管座角焊缝存在质量问题时，极易在锅炉运行的过程中出现意外事故，如锅炉爆漏事故等。
此外，管座角焊缝也是最为容易出现问题的部位之一，针对管座角焊缝而开展的设备检测及维护工作就成为了电厂日常工作的主要任务。
由此可见，加强对于管座角焊缝超声相控阵检测技术的研究，对于提高检测效果，保证电厂锅炉正常运行有着一定的现实意义。
2 管座角焊缝概述
从形式结构的角度来看，管座角焊缝的主要包括插入式结构和安放式结构两种。
前者指的是接管座插入到管道内部后焊接而形成的焊缝，后者指的是接管座放置在管道上焊接后所形成的焊缝。
从样式结构来看，管座角焊缝属于马鞍形状，且管座角焊缝距离管座台阶的距离较近，一般为大于60mm，小于90mm，特殊情况下会超过这个范围。
对于管座角焊缝的主要威胁问题在于焊接质量和裂缝情况。
3 常规超声检测技术的现状
现阶段，常规超声波检测技术是在检测管座角焊缝时最常用的检测技术。
超声波检测技术在实际应用中具有较强的实用价值，尤其是当管座角处存在面积缺陷问题时的表现效果最佳，而且该项检测技术不会受到外界环境的干扰，即便是在多种因素所组成复杂环境的背景下也可以轻易实现检测工作。
从管座角焊缝的实际情况来看，其具有复杂程度高的特点，在结构组成方面尤为明显。
正因如此，超声波检测技术容易在检测中遭受到壁厚度、管座曲线的负面影响，从而导致检测结果失衡。
此外，超声波检测在检测位置上存在一定的缺陷性，特殊情况下容易出现无法识别信号的情况。
综合来看，超声波检测技术所存在的缺陷主要包括以下几点：一是信号难以识别。
当管座角焊缝存在不同的缺陷问题时，对检测结构也会造成不同的影响，例如：当管道曲线率较高，且管壁较薄时，若探测所使用的探头K值较高，则会致使检测过程受到一定的波动干扰。
这种波动现象主要来源于管道内壁的反射波，尤其是一些结构组成较为特殊的部位所受到的影响最大。
管座角焊缝不同的接头和坡口形式会影响到波动的位置，从而致使工作人员无法正确区分干扰波与缺陷波，最终做出错误的诊断决定。
二是定位难。
导致超声波定位难的主要原因在于焊缝两侧所设置的具有对称特征的管道结构。
此
外，由于管座角焊缝接口处的焊接结构具有多样性的特点，因而导致超声波检测需要根据不同形式的焊接结构则选择不同参数，从而使用针对性较强的缺陷定位方式。
例如：超声波所发出的声波信号运动方向不是固定的，而是回随着射入点曲线率的不同而发生改变。
二次波的运行轨迹与前者运行原理相同，是根据探伤点的曲线率而发生变化，且反射波也会因为射入点的曲线率而改变。
由此可见，常规超声波探测技术在定位方面存在着较大的缺陷。
因此，在实际工作的过程中，常规超声波探测技术仅仅是判断管座角焊缝缺陷的参考和依据，多数情况下需要依靠维修人员的工作经验进行缺陷位置的判断。
三是检测范围小。
由于常规超声波检测技术的检测面特性，因而在诊断插入式管座角焊缝时，探头的可运动范围相对较小，基本无法实现对于整个检测区域的全面检测。
正因如此，在使用常规超声波检测技术时难免会出现缺陷点遗漏的现象。
4 相控阵超声检测技术
相控阵超声检测技术具有较强的自动化特点，其探头为晶片探头，探头在运行过程中全部由计算机进行控制。
当晶片接收到内部的刺激信息时，即可产生声波实现检测功能。
此外，与检测过程相关的各项因素均可以通过特定的计算机进行参数调整，如探头的角度、焦点等。
正是因为相控阵超声检测技术的可控性、灵敏度以及先进程度较高，因而其在检测效率和检测质量方面均要由于常规的超声检测技术。
4.1 CIV A程序
从超声检测技术所存在的弊端可以看出，管座角焊缝在结构方面的复杂性是影响到检测效果的主要原因之一。
而在应用相控阵超声检测技术时，检测人员可以通过对于CINA程序的应用实现对于检测过程的高度仿真模拟。
在模拟的过程当中，检测人员可以直观的看到相控阵超声检测技术的检测全过程以及检测的顺序。
这样一来，就可以有效避免出现定位难的现象，提高检测的准确性。
此外，CIV A程序的应用能够成为检测人员调整设备仪器参数的主要依据，从而提高检测过程的流畅度，保证检测的全面性。
从某种角度来看，CIV A程序属于一种辅助软件，其主要功能在于保障检测技术的可靠性，为技术应用提供一定的帮助。
4.2 扫查方法
扫查方法指的是探头的移动方向和相控阵波束方向的频率及运动方向，在检测管座角焊缝时需要结合其实际情况，合理选择扫查方法。
线性扫查方法是在应用相控阵超声检测技术时最常用的方式之一，其扫查路线为线性路线，扫查到的全部数据均需要通过同一个编码器进行数据编辑及分类。
此外，在应用相控阵超声检测技术前，还需要调整相关参数，如扫查的速度、分辨率等。
5 结语
综合来看，相控阵超声检测技术在多方面由于常规的超声检测技术，其检测结果的可靠性较高，并能通过多维方式展示检测结果，对于保障电厂锅炉的稳定
性具有直接的意义价值。
参考文献：
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（作者單位：苏州湖天电气开发有限公司）。