相控陣超聲波（PAUT）檢測技術(shù)簡介

1. 相控陣超聲檢測原理

超聲相控陣是最新的超聲波技術(shù)，采用該技術(shù)可以從搜索單元改變聲束角度，使用更加靈活。此方法可以捕獲電子數(shù)據(jù)用于存檔，并利用這些數(shù)據(jù)做出關(guān)鍵結(jié)論，如：提供裂縫和腐蝕損害機(jī)理方面的信息。

超聲波相控陣探傷儀主要包括相控陣主機(jī)和相控陣探頭,相控陣探頭由多晶片(如8、16、24、32、60、64或128)組成，每個(gè)晶片形成一個(gè)獨(dú)立的發(fā)射/接收單元,控制各晶片的激發(fā)延遲時(shí)間，改變各個(gè)晶片發(fā)射或者接收超聲波的相位關(guān)系，得到所需的聲束，從而實(shí)現(xiàn)對超聲方向和焦點(diǎn)深度的改變控制（如圖1）。

                         圖1 不同的激發(fā)方式得到不同的聲束

與傳統(tǒng)檢測方法比較，PAUT具有以下優(yōu)點(diǎn)：

— 可記錄數(shù)據(jù)和可記錄圖像
— 單次掃查覆蓋整個(gè)檢測區(qū)域
— 更好檢測形狀復(fù)雜的產(chǎn)品
— 相對于傳統(tǒng)橫波超聲檢測，缺陷尺寸測量更精確

2. SGS相控陣超聲檢測設(shè)備介紹

SGS 無損檢測實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有PAUT檢測設(shè)備多臺(tái)，配備較多的設(shè)備型號為OmniScan MX2，這款便攜式、模塊化的檢測儀器不僅具有高采集速率，而且新添了多種強(qiáng)大的軟件功能，因此可以更為有效地進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)檢測。

圖2 相控陣超聲檢測設(shè)備

2.1 掃查裝置

2.1.1 徑管檢測 COBRA掃查架

COBRA手動(dòng)掃查器與OmniScan相控陣（PA）探傷儀結(jié)合在一起使用，可以對外徑范圍在0.84英寸到4.5英寸的小直徑管道環(huán)焊縫進(jìn)行檢測。

由于這款手動(dòng)掃查器的外形結(jié)構(gòu)細(xì)薄，因此可以對周圍空間非常狹小的管道進(jìn)行檢測。被測管道與其周圍物體，如：配管、支架或結(jié)構(gòu)框架，之間的距離可以小到12毫米。這款裝有彈簧的掃查器，通過使用不同數(shù)量的鏈部件，可以環(huán)抱在不同直徑的碳鋼和不銹鋼管道上。掃查器的這種獨(dú)特的性能可使操作人員從排管的一側(cè)安裝和操控掃查器。

圖3 COBRA掃查架

2.1.2 CHAIN掃查架

Chain掃查架有助于手動(dòng)檢查外徑45毫米至965毫米(1.75英寸)的管道，提供了兩軸編碼的可能性。因掃查架由鏈環(huán)而不是磁輪支撐，能夠檢測鐵磁或非鐵磁表面。鏈鏈接也有助于確保掃描儀的直線位移，消除了轉(zhuǎn)向問題。當(dāng)管道周圍空間狹小受限時(shí)，它很有用，因?yàn)閽卟榧芸梢允褂面滄溄訃@管道旋轉(zhuǎn)。

                                                      圖4 CHAIN掃查架

2.1.3 HSMT-Flex掃查架

HSMT-Flex™用于對4.5英寸管道上的圓周焊縫進(jìn)行單軸編碼檢查。外型(114.3毫米)及以上。掃描儀配備了四個(gè)探針支架，但可以安裝共八個(gè)探針與可選的探針支架。安裝的探頭可以是相控陣探頭，也可以是常規(guī)UT探頭，以實(shí)現(xiàn)有效的檢測。

掃描儀的主要特點(diǎn)是其中心彎曲的能力。這使得掃描器可以安裝在更小的管道上，并將彈簧加載臂的力帶入管道的徑向，從而更好地穩(wěn)定楔塊，從而獲得數(shù)據(jù)采集。出于同樣的原因，安裝在掃描儀外部的可選探頭支架也可以旋轉(zhuǎn)。

HSMT-Flex還允許它的一個(gè)側(cè)框架滑動(dòng)。該特性允許將探頭安裝在掃描儀的外部。這提供了一種配置，非常適合于難以到達(dá)的地方，如管道到組件的焊接。

圖5   HSMT-Flex™掃查架

3. 相控陣超聲應(yīng)用范圍

相控陣檢測廣泛應(yīng)用于化工，船舶，風(fēng)電，石油天然氣，航空等領(lǐng)域，涉及的產(chǎn)品包括碳鋼焊縫、鑄鍛件、碳纖維復(fù)合材料等。

超聲相控陣檢測技術(shù)檢測操作靈活方便、缺陷定位準(zhǔn)確、檢測靈敏度高、可控性好，檢測結(jié)果直觀，檢測結(jié)果受人為因素影響小，數(shù)據(jù)便于存儲(chǔ)，管理和調(diào)用，使得過去常規(guī)超聲波檢測數(shù)據(jù)無法保存重復(fù)的缺點(diǎn)得到改善，同時(shí)提高了缺陷的能力和評定準(zhǔn)確性。

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