小径管对接焊接接头的相控阵超声检测
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
管道对接焊缝相控阵超声检测是一种无损检测方法，是一种使用相控阵技术进行实时
表面形貌和焊缝检测的方法。
管道对接焊缝相控阵超声检测原理：通过在管道对接焊缝表
面引入可延伸的高频超声波，利用相控阵超声探头在管道上发射，得到更精确的全局和局
部的表面非接触式的探测。
相控阵超声波会在管道上发射多次，其中会发现目标表面特征，经过无损测量仪器和计算机软件处理，最终可以掌握管道对接焊缝的表面质量情况。
管道对接焊缝相控阵超声检测的优点：1、可以检测出焊缝表面的缺陷：例如小亏蚀，小孔洞，熔池深度等；2、检测灵敏度高：可以实现机器化作业，受控制，检测精度高；3、检测时间短：一般只需几分钟即可完成；4、可检测精度高：可以检测到缺陷小于0.02mm；
5、有效定量检测和实时显示检测结果；
6、确保焊缝质量稳定，有助于提高应用物料的使
用效率；7、可免去在管道对接焊缝表面进行人工探伤的环节，能够实现视觉化和机器化
的数据记录和决策。
管道对接焊缝相控阵超声检测是利用高频超声探头和相位控制阵列探头，分别发射多
次声波，使用计算机软件对收集的数据进行处理，来获取焊缝表面特征数据的一种方法。
它可以检测出焊缝表面的缺陷，增强焊接质量的控制，保障管道对接焊缝的质量，减少焊
缝处理时间和成本，实现视觉化和机器化的数据记录和决策，确保管道的正常使用。
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。
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。
核设备小径管环焊缝超声相控阵检测
核设备小径管环焊缝超声相控阵检测李衍(无锡市锅炉压力容器学会无损检测专委会，江苏无锡214026)摘要：介绍按ASME规范案例CC N-659-2,用超声相控阵(PAUT)法取代传统射线照相法检测小径管环焊缝中周向与轴向缺陷的方法和结果。
制作植有典型缺陷的验证焊接试样，配置回转型机械扫查器和专用探头楔块，制定纵、横缺陷S扫查程序，掌握缺陷检出、定量、表征方法，控制缺陷定位、测长偏差，完成PAUT检测工艺前期验证演示，是核电厂3000多条小径管焊接接头现场成功检测的关键。
展示了小径管环焊缝PAUT结果的四种显示方式(S扫、C扫、D扫和极坐标显示)图例。
意在为能源工业典型设施典型NDE高效优化检测提供借鉴。
关键词：小径薄壁管；超声相控阵检测(PAUT);焊接验证试样；典型结果显示ASME规范案例CC N-659-2(第HI卷)允许在某些特定条件下，焊缝检测可用UT取代RT^O UT用于核设施时，可减少现场检测时间，减少检测人员受照剂量。
针对重要核电设备,某资深检测公司(Tecnatom)特开发了小径薄壁管焊缝的PAUT(相控阵超声检测)技术。
本文揭示其按国际法规案例要求，用PAUT检测小径管环焊缝中纵向与横向缺陷的过程要领。
用几组植有实际缺陷的参考试样对方法作了验证。
在工厂检测了1500多条小径管环焊缝。
覆盖范围：材质碳钢，管径©50~»100mm,壁厚5〜8nun。
焊缝两侧或单侧可接近。
管—管间距有一定限制。
焊缝内种植缺陷有两种：面型和体型，即裂纹、未熔合、未焊透、密集气孔。
机械扫查系统作必要改进，以适于实际检测。
开发了基于脉冲回波和发射-接收技术的轴向和周向检测法。
为电子设备采集数据配置了不同的扇扫(S扫)模式，并研制了专用楔块。
通过理论分析和实验验证，对检测工艺作了可靠性评定，确认对小径管焊接试样中不同深度位置和不同方向设置的实际缺陷能准确表征、定位、定量。
本项目涉及的检测技术和现场经验，均获国家核电管理机构的认可和支持。
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1. 引言1.1 研究背景管道对接焊缝相控阵超声检测是近年来随着工业领域的发展而逐渐兴起的一项重要技术。
管道在工业生产中起着至关重要的作用，而管道对接焊缝则是管道连接中不可或缺的部分。
传统的焊缝检测技术存在着检测精度低、效率低、对焊缝缺陷的检测能力不足等问题，因此急需一种能够高效、准确、全面检测焊缝缺陷的新技术。
目前，随着超声技术的不断发展和改进，管道对接焊缝超声检测成为一种备受瞩目的技术。
相控阵超声检测技术可通过多个超声探头同时发射和接收超声波，实现对焊缝的全面扫描和准确探测，具有高分辨率、高灵敏度、高重复性等优点。
结合管道对接焊缝特点，相控阵超声检测技术被广泛应用于管道对接焊缝的检测领域。
本研究旨在探讨管道对接焊缝相控阵超声检测技术的原理、方法、技术、设备及应用，并研究在实际应用中可能存在的问题，为今后的研究提供借鉴和参考。
通过对该技术进行深入研究和分析，可以为提高管道连接质量、降低安全风险、节约成本、提高生产效率等方面提供有力支撑，具有重要的研究意义和实际应用价值。
1.2 研究目的管道对接焊缝相控阵超声检测是一种非常重要的无损检测技术，可以有效地对管道焊缝进行检测和评估。
本文旨在探讨这一技术在管道工程中的应用和发展。
通过对管道对接焊缝相控阵超声检测的研究，可以深入了解焊缝的结构及缺陷情况，及时发现问题并加以修复，从而保障管道工程的安全运行。
对该检测技术的进一步优化和改进，可以提高检测的准确性和可靠性，为管道工程的施工和维护提供更为可靠的技术支持。
1.3 研究意义管道对接焊缝相控阵超声检测在工业领域扮演着重要的作用，其研究意义主要表现在以下几个方面：管道对接焊缝超声检测技术的发展能够提高工作效率，降低人工成本。
相比于传统的目视检测或X射线检测，超声检测可以实现自动化、高效率的检测，大大减轻了工作人员的劳动强度。
管道对接焊缝超声检测技术的研究还能促进超声检测技术的发展，推动无损检测领域的进步。
电站锅炉小径管对接接头相控阵超声检测技术
。 输 、航空制造 、电站锅炉 建设等行业 去 。能量不集 中 ，分辨 力和 缺陷定量 型 见 图２
工 程 中成 功应 用 。
精度 差。聚焦 声源 辐射声场具 有声束
细 ，能量集 中 。分 辨力和灵敏 度高等
２ Ｐ Ａ — ｕ Ｔ 关 键技 术
本科技成 果针对 电站 锅炉小径管
１ 引言
术 的应 用始于２ ０ 世纪６ ０ 年代 ， 目前在 医学 上有广泛 的应用 。近 年来 。随着
（ ２）小径 管Ｐ Ａ— Ｕ Ｔ 检测 工艺模 较大 ，聚焦效果不 明显 ，但检测范 围 扩大 了。所 以检测工艺设计 中 ，需认
真研究 声场的特性 ，选择 合适的探头 进行聚 焦形 成适宜于检 测的声束 。保
具有缺 陷检 出 率高， 施 工质量可靠， 对人体无辐射伤害， 绿 色环保等特点， 并有显著的经济效益和社会效益
关键词 ：小径管 相控阵超 声 电站锅 炉 无损检测
文献标识码 ：Ｂ
模拟试管
检测 图像分析
中图分类号 ：Ｔ Ｕ ７ ５ ８
文章编号 ：１ ０ ０ ２ — ３ ６ ０ ７ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ ０ ２ ７ — ０ ２
率 、不同检测 角度 的声束在试块 上的 神 皖安庆等 １ ０ 多个火 电厂 的安 装、检
根据声场 的计 算公式 。各参数分 不 同情况 ，找 出最 佳的检测 工艺 ，及 修 工程中。
析 ，比较 。采 用参数组合Ｎ≥一 １ ６。楔 不同缺陷类型 的声场分布及 声响应特 ４ ． ３ 获奖情 况
射 声场 的计 算 比较复杂 ，一般采用仿 真方法研究 ，以满足工程应用需求。
． ２ 小径管Ｐ Ａ — Ｕ Ｔ 工艺模拟技术 常规 探 头 辐 射纵 波 声场 或 横 波 ３
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。
奥氏体不锈钢小径管焊接接头的相控阵超声检测
试验研究___________________________________________________N R R DOI：10.11973/wsjc202102006奥氏体不锈钢小径管焊接接头的相控阵超声检测齐高君'’2,岳大庆“2,张勇“2,王敬昌、丁成海1(1.山东丰汇工程检测有限公司.济南250200;2.山东省特种设备协会相控阵超声检测技术应用研究中心.济南250200)摘要：针对奥氏体不锈钢小径管焊接接头的检测难点.开展了专用试块设计、检测参数优化、检测能力验证、缺陷分析评定等相关技术的研究，总结形成了一套相控阵超声检测工艺和评定方法。
检测工艺适用于外径为32〜100 m m•壁厚为4〜20 m m的奥氏体不锈钢小径管焊接接头的质量评定，通过在火力发电机组安装和检修工程中的成功应用，验证了该工艺的可靠性和准确性.并有效地降低了放射源的管理风险和检测成本。
该检测工艺的开发可为奥氏体不锈钢小径管焊接接头的相控阵超声检测提供参考。
关键词：相控阵超声检测；焊接接头；奥氏体不锈钢：小径管中图分类号：T G115.28文献标志码：A文章编号：1000-6656(2021)02-0026-07Phased array ultrasonic testing for welded joint of austenitic stainlesssteel pipe with small diameterQ1 Gaojun1, YLIE I>,iq in g!2. ZHANG Y ong1 2. W AN G Jingchang1. DING Ch en g hai(1. Shandong Finehope Engineering Test 8- Inspection C o.,Ltd., Jinan 250200,China；2. Shandong Association of Special Equipment Application and Research Center forPhased-array Ultrasonic Testing Technology. Jinan 250200, China)Abstract：In view of the difficulties in the inspection of austenitic stainless steel small diameter pipe welding joint, a series of measures were taken, such as the development of special test block design, detection parameter optimization, detection capability verification, defect analysis and evaluation, etc. Based on this, a set of inspection proce.ss and evaluation methods of using phased array ultrasonic testing technology were summarized. T h is testing processes is suitable for (juality evaluation of austenitic stainless steel small diameter pipe welding joint with outer diameter of 32 〜100 mm and wall thickness of 4 〜20 mm. The successful application in thermal power unit installation and maintenance engineering verifies the reliability and accuracy of the process, ensures the detection quality and effectively reduces the risk of radioactive source management and detection cost. The development of this detection technology provides a feasible technical scheme for phased array ultrasonic testing of austenitic stainless steel small diameter pipe welded joint.Key w ords： phased array ultrasonic testing；welded join t；austenitic stainlef5s steel；small diameter pipe奥氏体不锈钢具有耐高温、耐腐蚀的特性.且具备优良的工艺性能•因此被广泛应用于火力发电机收稿日期：2020-06-29作者简介：齐高君（1988 —），男•工程师，主要从事电建行业的无损检测及金属监督I：作通信作者：齐高君，qigj@26组的高温、高压管道系统中m。
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小径管对接焊接接头的相控阵超声检测
摘要：对小径管对接焊接接头中的裂缝、密集气孔、未焊透等缺陷进行相控阵超声波检测和射线检测，通过将两者的检测结果进行分析和比较，对两者的检测效果进行评价。
本文主要是对相控阵超声波检测手段的优势和其在小管径检测中的应用进行了一定的分析，旨在推动相控阵超声波检测技术的广泛应用。
关键词：小径管对接焊接；接头；相控阵超声检测
引言
相控阵超声检测可以获取实时的检测结果，能够对工件的缺陷进行多种方式的扫描，是一种可以记录的无损检测方式。
相控阵超声检测的主要优势就是声束角度和聚焦深度精确可控，声束可达性强，检测精度高，缺陷显示直观，检测速度快，是具有较高可靠性的检测技术，在工业领域有着颇为广泛的应用。
笔者对小径管对接焊接接头中的缺陷进行了相控阵超声波检测，并且与射线检测结果进行了一定的比较分析。
一、相控阵超声检测技术
（一）相控阵超声检测技术的原理
相控阵超声检测方法主要是通过对换能器阵列中的单个阵元进行分别控制，以特定的时序法则进行激发和接收，进而实现声束在工件中的偏转和聚焦。
采用自聚焦传感器能进一步增强聚焦能力和分辨力，有效的改善了小径管中波型畸变和杂波干扰的情况。
（二）试样管的焊制
小径管的试样管采用的是与广东省某电厂机组锅炉受热面管同规格同材质的管件，其中对接接头存在着一定的裂纹、未熔合、密集气孔有缺陷等问题，具体的示意图可以如下图1所示，焊接的方法主要是钨极氩弧焊。
图1 焊接接头简图
（三）相控阵检测系统
1、相控阵检测仪器
本次研究主要采用的仪器是phascan 32/128相控阵检测仪，Cobra16阵元自聚焦传感器，一次性激发16阵元。
2、相控阵检测探头和楔块
对于相控阵超声探头来说，它主要是阵列探头，在进行现场检测的时候要根据小径管的尺寸来对探头和楔块的型号和大小进行选择。
一般来说，探头在进行使用的过程中，因为小径管的曲率过大，要将其和探头之间的耦合损失降低，就需要使用能够与小径管进行紧密切合的楔块，选择曲率相近的曲面。
（四）声束覆盖范围设置
在对小径管焊缝进行相控阵超声扇形扫查的时候，要对探头前沿到焊缝中心线的距离进行正确的选择，要保证在进行扇形扫查的时候大角度声束能够对焊缝的下面部分进行覆盖，小角度声束可以覆盖到焊缝的上面部分，进而达到对焊接接头的全面检测，避免出现遗漏。
在对小径管对接接头进行检测的时候，还可以通过使用专业的软件来对声束覆盖范围进行模拟，然后对的不同角度的波束覆盖情况的进行模拟现实，通过这样的模拟结果可以找到适当的探头前沿距离和波束角度范围等等。
（五）相控阵检测校准设置
不同的声束之间是有不同的回波反射率的，因此在进行校准之前，要先进性
灵敏度的校准。
对于相控阵检测来说，角度的增益补偿是非常重要的内容。
相控
阵检测校准设置主要有延时校准、灵敏度校准和距离波幅曲线校准及编码器校准等。
一般来说灵敏度校准就是要使统一反射体在不同的聚焦法则下得到相同的波幅；而距离波幅曲线校准就是在灵敏度校准之后按照常规的超声波检测标准进行DAC 曲线校准。
（六）相控阵检测方法
根据相关的标准可以得知，相控阵检测手段与常规的超声检测是具有差异的，在进行相控阵检测的过程中，不需要对探头进行频繁的前后移动，只需要对探头
楔块前段与焊趾的距离进行明确，保证探头发射的声束能够覆盖整个被检测面，
然后再沿着焊缝的方面进行纵向的移动即可。
二、检测结果比较分析
按照上述的检测手段和相关的标准和规范对15个试样管（试管规格为
Φ51×5.1）进行相控阵检测和射线检测，选择具有代表性意义的6个试样管检测
结构进行了一定的比较和分析，具体可以见下表2和图3、图4、图5、图6、图7、图8。
表2 试样管S1～S6检测数据（mm）
图3 S1试样管检测图像
图4 S2试管样检测图像
图5 S3试样管检测图像
图6 S4试样管检测图像
图7 S5试样管检测图像
图8 S6试样管检测图像
根据上述的表格和图像可以得出：相控阵检测能够对缺陷的埋藏深度和自身
的高度进行检测。
但是射线的底片只能对平面投影进行显示，因此得出在对缺陷
进行定位的方面，相控阵检测技术比射线检测技术要更加准确。
相控阵可以对气
孔的埋藏深度进行检测，但是射线检测可以对定量缺陷的点数进行确定，因此在
气孔方面射线检测要优于相控阵检测。
相控阵检测可以对未焊透的长度和埋藏深
度进行监测，但是射线底片对缺陷的平面投影进行显示，因此在缺点定位方面相
控阵监测技术要比射线检测准确。
三、结论
对于相控阵检测结果进行分析可以得出，这种检测方式的图像是可视化的，
并且可以S，B，C及A显示，对识别缺陷具有重要的意义，同时这种检测手段的
数据是可以进行存储和动态回放的，比较适合进行后期的分析和研究。
相控阵的
探头一般采用的就是符合性的材料，这种材料可以对信噪比和分辨能力进行提高，同时还能对小径管超声波检测存在的信噪比和分辨力问题进行解决。
另外，相控
阵检测技术还可以为设备提供较为可靠的检测结果，速度快且没有辐射和危害。
但是相控阵检测不出与超声波束平行的缺陷，需要特殊工艺来支持。
小径管对接
接头的相控阵检测，探头楔块的接触面要有与被检管件相似的曲率。
最后，相控
阵检测对于检测数据的识别和判读与射线检测相比具有一定的难度，需要有足够
的经验来支撑。
参考文献：
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[2]侯金刚，杨齐，潘强华，原可义.小径管对接接头相控阵超声检测关键工艺
参数选择[J].中国特种设备安全，2018，34（07）：36-40.
[3]金南辉，牟彦春.小径管对接焊接接头相控阵超声检测技术[J].无损检测，2010，32（06）：427-430.。