应用超声相控阵技术对特殊结构焊缝检测- .pdf

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1、热点技术lttotch删，，■■■■■■■■■■■■■■■■●■■■■■I应用超声相控阵技术对特殊结构焊缝检测北京邹展麓城科技有限公司(100061)李剑峰【摘要】船舶及海上石油平台、高压容器的管座角焊缝、大厚壁封头与筒体对接焊缝等特殊钢结构焊缝是超声波检测的难点。本文着重介绍相控阵技术在焊缝检测中的应用，并对对接接头和T、Y、K接头的检测应用进行工艺分析和实际应用举例。常规超声波脉冲反射法对特殊结构工件内部检测度丁、焊缝宽度等检测信息，就可依照工艺设定对焊时需要使用多种角度的探头通过不同检测位置进行检缝进行检测。测，检测速度慢，定位定量误差大，整体分析不够直1．平板对接接头观，对检测人员的

2、技术水平要求高，且难以检测出与由于最小折射角必须大于第一临界角，为避免纵探头声束不垂直的面状缺陷。由于相控阵采用多品片波干扰，可设置最小角度．=35。，对于对接接头，如聚焦技术，比超声波脉冲反射法缺陷尺寸分辨率高，图1所示，焊缝上部采用二次波，下部采用一次波检因此可检测小壁厚的焊缝(壁厚<3ram)。采用扇形测。扫查时，可以在一次扫查中产生l60。(-I-80。)的角度覆盖范围，使相控阵能够仅通过单个探头位于一处l>检测位置即可完成对复杂结构工件的整体检测记录，并可检测到手工脉冲反射法难以发现的面状缺陷。具有超声成像技术的TOFD方法需要采用一收一发式探头布置，并要求相应的探头入射点间距离，

3、在平图1对接焊缝相控阵探头布置板对接焊缝、环焊缝及直径>500mnl的纵缝中厚板检测方面具有较高的优势，但对于复杂几何形状的结．2Xtg。。I构件、l2mm以下薄壁件及焊缝盲区检测，则困难重式中探头入射点到焊缝边缘的距离，mm；重。相控阵是采用多晶片电子控制声束聚焦技术，卜板材厚度，mill。探头可以在同一位置实现很大声束角度范围内的电如果考虑热影响区，赃加上热影响区的宽度。此子扫描，因而可以适应复杂几何形状的工件检测。时的设置可以使探头远离焊缝一段距离。准确地设置相控阵检测前的参数设置相当重要，参数设置决定能够得到缺陷的精确深度和水平位置，便于缺陷的精确缺陷定量尺寸精度及定位的判断。由于相

4、控阵技术同评定。样是基于波幅的脉冲反射法，也需要绘制距离一波幅曲最大角度应保证扫查到探头对侧的焊缝根部，应大线。下面通过ISONIC2009UPAScope相控阵系统的设干下式：置与应用举例，分别介绍对接接头、T形接头和Y形接=喀。Ple+Bw+2S]头相关参数的计算方法。该系统检测工艺软件可将各种形式的焊缝模拟为平板对接焊缝，只要检测前输入正确式中卢，——可设置的最大折射角度(。)；的前沿距离、最小角度卢．、最大折射角度、试件厚一焊缝宽度，mml■一兰星翌壁皇参露加工热觏Iwww．metalworking1950,com^。I整皇苎w——根部焊缝宽度，ITIITI。电脑控制激发和接收不同的

5、晶片，使聚焦点上下移动扫和R。分别设置为焊缝的上下表面余高。查整个焊缝深度，如图4所示。使用同样的方法可在焊缝另-N进行扫查。曲面试件，比如容器纵缝，不同于手工脉冲反射法，理论上可以根据缺陷所处的声程和探头折射角度计算缺陷的位置，也可以采用检测仪器内的曲面焊缝软件自动对焊缝中的缺陷位置进行修正，如图2、图3N示。大厚度工件，比如容器的封头与筒体对接焊缝，可能会因为封头侧位置小而不足以使探头按工艺要求在焊缝另一侧离开焊缝一定距离进行扫查时，可以使用相控阵的串列式扫查作为辅助扫查方法，用以检测未熔合、裂纹等缺陷。由于发射和接收的晶片组都在同一探头中，相控阵的串列式扫查比手工串列扫查方法更具有可操

6、作性。实际操图4相控阵多次回波串列式扫查示意图作中探头位置不需向焊缝中心方向前后移动，仪器通过2．T形接头扫描表面T形接头的探头放置如图5所示。可以将腹板看作平板焊缝的母材。为了检测到上部角焊缝内的缺陷，可以设置检测工艺参数为：l=1=2T~tgp1=留～S：tg,62=而W+S式中——焊脚角度(。)；图2相控阵曲面焊缝工艺设定及检测成像：——最大二次波反射角(。)。和分别上、下角焊缝的实际宽度，设置时以较大的作为焊缝宽度。Co和尺。分别设置为焊缝上、下表面余高。‘一一～q●I●-_。一—＼}l～I：一WEi一～图5T形焊缝的相控阵检测从图5中看出，可能存在下角焊缝的部分漏检，为图3相控阵曲

7、面插接焊缝工艺设定及检测成像此应增加一次扫查，扫查布置如图6所示，探头的放置管磊工—●●■整●■■■皇■■●●■垫■■■■●■■■■_IHotTechnology位置使最小折射角，不小于下角焊缝的角度，则此为了能够采用更多的角度对焊缝进行扫查，以检时测出方向性的缺陷，一般应将探头前沿紧贴焊缝边缘，S=Txtg1如图8所示，主要采用一次波进行一次补充扫查。此时由于主要是扫查下角焊缝，可取70。。设置的应小于计算