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《管道环缝相控阵超声探伤技术的应用——国外超声检测动态》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、标准分享网www.bzfxw.com第24卷第9期无损检测Vol.24No.92002年9月NDTSep.2002综 述 管道环缝相控阵超声探伤技术的应用———国外超声检测动态李 衍(无锡华光锅炉公司,无锡 214028)摘 要:介绍20世纪末国外相控阵超声探伤新技术在管道环焊缝检测上的成功应用。通过多压电元件相控阵探头纵向电子扫描和对管子的周向机械扫查,可对管道环焊缝作快速检验。为保证相控阵探头在主要特性上等效于普通斜探头,用聚苯乙烯作楔块材料,用高分子聚合物作换能器材料,并用曲面声透镜改善探头在管子轴向和周
2、向的声束特性。关键词:超声检验;相控阵探头;管道;焊缝中图分类号:TG115.28 文献标识码:A 文章编号:100026656(2002)0920386205APPLICATIONOFPHASEDARRAYTECHNOLOGYTOINSPECTIONOFTHEGIRTHWELDSINPIPELINES:TRENDOFULTRASONICTESTINGABROADLIYan(WuxiHuaguangBoilerCo.Ltd.,Wuxi214028,China)Abstract:Overseassucces
3、sfulapplicationofultrasonicphasedarraytechnologytoinspectingthecircumferentialweldsinpipelineswasdescribed.Byelectricalscanninginaxialdirectionofthepipeandmechanicalscanningincircumferentialdirection,agirthweldcouldbeinspectedrapidly.Itwasshownthatusingpolyst
4、yreneaswedgematerial,highpolymerastransducermaterialandcurvedwedgeasanacousticlenswasthekeypointofapplicationeffectivenessforphasedarraysystem.Keywords:Ultrasonictesting;Phasedarrayprobe;Pipeline;Weld20世纪70年代前,国外对煤气管道环焊缝的束路径,以此完成对焊缝整个断面的扫查,并靠探头无损检测一般都采用射线照相,探
5、伤效率低,还有现在管子周向的机械扫查,完成焊缝全长乃至全体积场射线防护问题。20世纪80年代开始采用超声自的扫查(图1)。动探伤。最初的自动探伤,必须使斜探头沿管子轴(2)顺次触发+定时触发 相控阵探头的声场向和周向作机械扫查,结构复杂且速度有限。20世纪90年代开始采用相控阵探头,可通过电子扫描实现高速探伤。特别是采用多压电元件沿管子轴向顺序排列的相控阵探头,只需在管子周向[1]作机械扫查,探伤速度倍增。1 原理和攻关点图1 相控阵超声探伤示意图1.1 原理1.斜楔 2.超声波束 3.入射角 4.折射角(1)电
6、子扫描+机械扫查 相控阵超声探伤是5.电子扫描 6.单元间距 7.换能器 8.单元宽度靠多压电元件相控阵探头的轴向电子扫描来改变声9.机械扫查 10.焊缝 11.激励1通道单元12.激励2通道单元 13.激励3通道单元收稿日期:2001212203·386·©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.标准分享网www.bzfxw.com李 衍:管道环缝相控阵超声探伤技术的应用———国外超声检测动态是靠触发一系列顺序排列的压电元件合成
7、的,即用表1 斜楔材料的声学特性测试结果1)电子方法依次激励压电元件,使超声波束对焊缝全纵波声速衰减系数温度系数材 料断面作扫查。而且,通过控制各压电元件的激励时C/m·s-1-1-1LdB·cmm·℃·s间,可使超声波产生偏转,因而对声束各向异性的钢丙烯酸树脂27702.14-3.95材,很容易得到任意折射角(图2)。聚酰亚胺24601.59-1.85聚苯乙烯23160.56-1.80 注:1)频率为5MHz,水温为20℃。>1.02的材料时,探头折射角应为60°或65°。用斜楔角度不同的聚苯乙烯做探头,可
8、使发射声束具有不同的入射角,对于角度给定的斜楔,用电子方法使各通道间有+10ns的延迟,也可使发射声图2 相控阵探头形成的声场显示束有不同的入射角。用以上两种方法改变超声入射角,从而改变超声折射角,所得测试结果见表2。由1.2 攻关点此可知,在阵列探头的各组合压电元件之间设置一一是楔内声程较长。相控阵探头是由多压电元定的时间延迟进行触发,可使入射声波改变角度。件组成,要靠
