1.问题和现状

针对厚壁压力容器的筒体焊缝以及筒体与接管连接的全焊透焊接接头，通常会有以下三种形式：

a)对接焊缝(筒体环缝与纵缝)

b)安放式角焊缝(接管不通过筒体壁厚)

c)插入式角焊缝（接管通过筒体壁厚）

对这三种结构的焊缝内部缺陷检测，可以使用超声检测（UT）也可以使用射线检测(RT)。当被检部位厚度较大时，对于厚壁焊缝，RT的检测灵敏度和缺陷检出率下降，且透照时间过长，影响生产周期，因此一般采用超声检测(UT)检测焊缝质量，但由于传统UT技术无法记录，所以选用相控阵（PAUT），既能满足客户要求，也符合一些国际规范和标准。

本文章以如下焊缝为例来演示PAUT在厚壁焊缝的检测应用。

制造规范：ASME规范

材质：SAGr.B

厚度：mm

焊接方法：GTAW+SAW

2.PAUT技术优势

超声相控阵技术的主要特点是压电复合阵列探头中各阵元(晶片)的激励或激活(振幅和延时)均由计算机控制。阵元激活后能产生超声聚焦波束，声束参数如角度、焦距和焦点尺寸等均通过软件调整。扫描声束是聚焦的，能以镜面(定向)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。用普通单晶探头因移动范围和声束角度有限，对方向不利的缺陷或远离声束轴线位置的缺陷，很易漏检。

相控阵技术在以下方面突显优势：

检测速度快，检测焊缝用线阵探头线扫描，能提高扫查速度。

检测信噪比高的材料，能使声束聚焦在不同深度；

可成像记录：Ｓ（扇形）扫描、Ｅ（电子）扫描、２Ｄ（平面）成像或３Ｄ（立体）成像，能对缺陷评定提供丰富、优异的可读信息。

灵活性：相控阵能进行多种扫查，适合于探测多种工件、多种缺陷。

再现性：即使第三方不在现场跟踪，用相控阵只要用相同设置和工艺检测，也能给出再现性比常规ＵＴ更强更优的结果。

相控阵产生超声波的物理基础，与常规单晶探头并无区别，但相控阵具有灵活变角、转向、聚焦等常规ＵＴ无法比拟的独特优势。

3.检测工艺

按照ASME规范第V卷的第4章附录V和VIII进行检测。附录V包含了对相控阵技术的细节要求.即采用线性相控阵的E-扫查（固定角度）和S-扫查编码的线性扫查检验要求,依照规范要求应制定一份扫查计划，扫查计划和书面程序相结合应满足附录V的相控阵线性扫描检测程序要求，相控阵检测设备应使用前进行校验，编码器进行校准。焊缝和母材要求检测的体积应用带有编码器的线性扫查技术扫查。

3.1制作校验试块

校验试块试块应按照ASME第V卷第4章的T-.1的要求制造，除了它的厚度T应在小于1/4in.(6mm)之内或被检材料厚度的25%，横钻孔的位置和数量应足以确认每个探头的灵敏度，试块除了按第4章要求作为校验试块，扫查器试块也可具有按图T-.2.1要求的所有规定的参考反射体。

3.2扫查计划及声束覆盖

扫查计划至少扫查声束能覆盖整个被检体积(包括焊缝和热影响区),指定扫查计划可以使用仿真软件或者在设备上进行，在对任何一个检测对象制定扫查计划前，必须清楚的知道工件材质，壁厚，焊接型式，坡口结构，检测部位，可能出现的缺陷方向和类型，检测效率，工件表面状态等。比如以下是关于汽包的筒体焊缝以及筒体与接管连接的全焊透焊缝的扫查计划示例。

遵循ASME规范的要求.不仅要检验焊缝体积，还要检验焊缝两侧热影响区。该区尺寸相关于壁厚和焊接工艺评定过程中热影响区的规定值或实际量值。焊缝体积已完全覆盖，即扫查的重叠要保证覆盖整个焊缝。要检测的焊缝和热影响区体积，应使用带编码器的线阵探头进行线扫查。每次线扫查应平行于焊缝轴线，探头一焊缝距离保持不变，声束垂直于焊缝轴线。一般要求遵循如下规定：

1）用固定导轨或机械方法保持探头与焊缝轴线固定距离。

2)E扫描的检测角度和S扫查的角度范围应适合于被检焊接接头。

3)扫查速度应使得在线性扫查长度上的数据丢失小于每英寸2帧数据线，且无相邻数据遗漏。

4)对E扫描法来说，相邻活动孔径(即孔径增量变化)之间的重叠应至少为有效孔径高度的50％。

5)对S扫描法来说，角度扫查增量变化最大应为1度。或足以确保50％的声束重叠的值。

6)当需用多道线扫查来覆盖被检焊缝和热影响区母材时，相邻线扫查之间应至少覆盖E-扫查有效孔径高度或S-扫查声束宽度的10%。

3.3横向缺陷的检测

对垂直于焊缝轴线的缺陷(如横向裂纹)，可不采用探头平行于焊缝轴线的线扫查，而用斜探头沿焊缝宽度方向进行手工扫查替代。

3.4仪器设备的校验

3.4.1幅度控制线性校验

仪器线性。对超声仪器的波幅控制线性，要求按ASME规范第V卷第4章强制性附录Ⅱ，对每个脉冲发生器和接收器电路进行校验。校验方法与常规方法相同。

3.4.2聚焦法则

这是相控阵操作文件，用于确定激活的探头阵元及其时间延迟法则，由此确定声束聚焦位置。聚焦法则既适用于声波的发射，也适用于声波的接收。检测过程中使用的聚焦法则，也应适用于校验过程。

3.4.3波束校准

声束校验。检测中用到的所有声束均应校验，以提供检测声程中相应距离和波幅校准的量值。此声束校验应包括对楔块声程变化和楔块衰减效应所作出的补偿修正。

3.4.4编码器校准

用线阵探头加编码器作E扫描或S扫描检测前，应对所用编码器进行校验。校验间隔不超过一个月或在首次使用后。校验时，编码器至少移mm。显示值偏差应不大于实际移动距离的1％。

3.5记录

应记录需

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkyy/6042.html