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相控阵超声波探伤检测技术对特种设备的意义

发布时间:2020-8-20 15:48:43   浏览次数:

特种设备无损探伤检测的重要意义

对于特种设备所应用的无损检测技术来说, 由于不会损坏检测对象,可以在特种设备生产制造和使用中进行检测,检测结果重复性和可靠性较高,具有较为显著的检测效果,在目前的特种设备检测中应用越来越广泛。


对于现场安装制造和使用中的承压类特种设备检验,由于其本身的高温、高压、有毒、易燃等使用性能,具有高空、酷热、严寒、受限空间等外部环境条件限制,设备检测工作难度极大。 但是通过多种无损检测技术的灵活应用可以对承压类特种设备检测难题进行有效解决, 可以实现不破坏设备使用性能的前提下进行停用或在线检测,确保在设备运行期间不会出现设备损坏、泄漏等问题。而在特种设备的制作过程中,通过对现代化先进无损探伤检测设备的应用,不仅可以实现对企业先进技术研发现状的体现,而且可以确保操作人员工作环境的安全, 在确保企业健康发展的同时,实现企业效益的提升。


相控阵超声波无损探伤检测技术介绍

在特种设备中尤其是承压类的特种设备中, 焊缝区域往往也是缺陷比较集中和容易出现事故的区域, 因此针对此种设备的检测重点也就是通过无损检测来进行焊缝检测。 而针对特种设备中的焊缝检测, 比较先进的检测技术就是相控阵超声波检测技术, 此技术主要是通过计算机来对许多相对独立的晶片探头进行控制, 通过不同晶片所单独激发的不同振幅和延时特性的超声波束来进行焊缝检测。 此种检测技术所生成的波束角度和聚焦深度都是可控的,可以实现对检测对象的高速、全方位和多角度的检测, 而且在无需对探头进行移动的情况下以及不需要复杂的实验装置、 不需要探头更换的情况来完成无损检测过程。


相控阵超声波无损探伤检测技术在特种设备的焊缝无损检测过程中, 主要是对其波束偏转以及波束聚焦两大特性进行利用。 所采用的扫查方法主要有扇形扫查、线性扫查以及动态深度聚焦等方法。在应用此技术所组成的检测系统中,其硬件主要有探伤仪、探头以及楔块等组成,而软件则主要有阵元组、聚焦范围、扫查角度、角度步长等组成。


相控阵超声波无损检测技术的实际应用

首先是针对探头的选择, 一是要对线性阵列、矩形阵列或者是环形阵列的探头晶片阵列形式进行选择,其中目前比较常用的就是线性阵列探头。 二是要根据检测对象的不同来合理选择探头频率,通常针对晶粒稍细的碳钢焊缝可以选择的探头频率在 2.5~5MHz 的范围, 而如果是薄壁焊缝, 则可以选择7.5MHz,如果是晶粒比较粗大的不锈钢焊缝,则可以选择的范围为 1~2.5MHz, 如果是纵波焊缝, 则需要选择的频率为2~4MHz。 避免由于频率较低而影响其灵敏度和分辨力,以及避免由于频率过高而增加其衰减等问题。

三是选择探头尺寸。针对壁厚相对较大的焊缝,可以选择具有数量较多的晶片或者是尺寸较大的单个晶片,实现一次性扫查不同焊缝区域的情况。 而如果是小型工件,则可以选择具有较小尺寸的探头来应对受到限制的扫查空间或几何形状,或者是针对不太平整的扫查面来进行扫查。


然后就是针对工艺参数来说,需要坚持以下原则来进行工艺参数的选择:首先就是要保证波束可以对被检测焊缝所有体积、热影响区及其以外 6mm 的区域进行覆盖;其次就是在调校完成参数之后需要在认证试块上进行成功认证;最后就是确保工艺参数满足标准规范要求。 一是针对其中的扫描方式来说,通常使用扇形扫描方法。而如果想要发现某特定区域中的缺陷,可以在上述基础上进行线性扫查方式的应用。 二是针对波束类型来说,比较常用的就是采用横波波束来进行一次反射法的扫查,而如果是检测具有较大晶粒的不锈钢焊缝来说,则可以采用纵波角度入射来实现检测结果的提升。三是针对波束角度来说,在选定时需要对楔块和焊缝尺寸进行考虑。 不仅要保证角度范围满足楔块厂家推荐的数值范围,而且尽量对大范围的波束进行选择来确保检测区域被覆盖。 而且还针对其中存在较大壁厚的焊缝来对波束进行适当增加。 四是针对探头偏移来说,在存在焊缝余高的时候需要确保探头偏移足够,这样来防止出现探头前沿在焊缝余高上而无法耦合的问题。 通常来说需要对探头偏移进行调节来满足被激活晶片处于探头中间位置的要求。 此外还需要对激发晶片的数量以及聚焦范围进行选择和确定。


在目前特种设备在我国的工业化进程不断加快的同时表现出应用数量在不断增多的情况下,也表现出对特种设备进行检测的重要性和必要性。而针对无损检测技术在其中的重要作用,飞泰先进的相控阵超声波检测技术的应用情况进行了研究,在实际应用中不断积累经验来实现对无损检测技术的改进和提高。

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