史紅偉 孫建華 韓慶軍 鐘恩濤

摘要：如今我國的工業(yè)發(fā)展十分迅速，從以前的制造大國逐漸向質(zhì)造大國轉(zhuǎn)變，我國對于工業(yè)鏟平的品質(zhì)要求也越來越高，過去使用的檢測技術(shù)在對許多關(guān)鍵部件進行檢測時會對部件產(chǎn)生相應(yīng)的損傷，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。近年來無損檢測技術(shù)的發(fā)展迅速，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于檢測高品質(zhì)的產(chǎn)品，保證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不會受到破壞以維持其性能穩(wěn)定?，F(xiàn)在，在軍事工業(yè)、航空航天等高端科技領(lǐng)域中無損檢測技術(shù)已經(jīng)成為了不可或缺的一部分，現(xiàn)在對于鋼管塔的焊接品質(zhì)要求越來越高，特別是對于電力行業(yè)的鋼管塔的品質(zhì)檢測，也需要更好的檢測技術(shù)，超聲相控陣檢測技術(shù)作為一種常用的無損檢測技術(shù)在實際應(yīng)用中很廣泛，本文探究該技術(shù)在電力行業(yè)鋼管塔焊縫中的技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用，為其實際應(yīng)用提供一定的借鑒。

1.引言：

因為超聲檢測技術(shù)具有檢測范圍較大、檢測結(jié)果準確與檢測過程對人體不會造成損傷的有點，所以它是在所有常規(guī)的無損檢測技術(shù)中使用的最多的一種技術(shù)。該技術(shù)的發(fā)展也比較迅速，為了應(yīng)對我國劇增的各種檢測對象，超聲相控陣技術(shù)被研究出并逐漸應(yīng)用到工業(yè)產(chǎn)品的檢測中。傳統(tǒng)技術(shù)對鋼管塔的焊縫檢測效率較低、檢測結(jié)果不能進行保存并且對檢測人員的專業(yè)素養(yǎng)與經(jīng)驗要求很高，而相控陣技術(shù)則克服了傳統(tǒng)檢測方法的缺點，為保證公司的產(chǎn)品質(zhì)量提供保證。

2.相控陣超聲檢測技術(shù)

超聲相控陣技術(shù)的主要特點是多晶片探頭中各晶片的激勵均由計算機控制（如圖所示）。掃描聲束是聚焦的，能以鏡面反射方式檢出不同方位的缺陷。這些缺陷可能隨機分布在遠離聲束軸線的位置上。

相控陣單元控制結(jié)構(gòu)示意圖

在信號激勵過程中，探傷儀將觸發(fā)信號傳送至相控陣控制器。后者將信號變換成特定的高壓電脈沖，脈沖寬度預(yù)先設(shè)定，而時間延遲由聚焦律界定。相控陣控制器在接收到回波信號后，根據(jù)接收到的聚焦定律轉(zhuǎn)換時間，并組合這些信號以形成脈沖信號，以傳輸?shù)藉e誤檢測器。為了產(chǎn)生具有相長干涉相位的聲束，陣列探針的每個單元都被電脈沖激發(fā)，并具有微小的時間差。在合并信號之前，每個換能器單元接收的回波信號之間存在時間差。信號會聚后形成的A掃描圖顯示材料中特定焦點的回波特性，以及材料其他點處各種衰減的回波特性。每個單元的延遲值取決于相控陣探頭上“窗口”的大小，模式，折射角和激勵單元的聚焦深度。

3.使用設(shè)備及廠家的介紹

本文所闡述的是根據(jù)國內(nèi)某高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)所生產(chǎn)的設(shè)備，該公司致力于超聲設(shè)備與超聲換能器的研究與制造，是一家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的公司，且該公司的科研實力雄厚。通過 ISO 9001：2008 質(zhì)量管理 體系認證、CE 標志和歐盟 EN-12668 標準符合性認證，屬國家認定的高新技術(shù)企 業(yè)之一。在 1-3 復(fù)合材料晶片、超聲相控陣設(shè)備和相陣探頭研制等多項前沿技術(shù)上均處于國內(nèi)乃至國際領(lǐng)先水平。

4傳輸軟件的構(gòu)成

該檢測傳輸軟件由傳輸軟件、數(shù)據(jù)處理與圖形轉(zhuǎn)化顯示軟件、數(shù)據(jù)計算的軟件和硬件控制軟件四個部分構(gòu)成。

該軟件分為客戶端和服務(wù)器計算端，在軟件中還有一些程序能夠保證兩端能夠進行數(shù)據(jù)的傳輸與通訊。

5鋼管塔的焊縫缺陷

5.1缺陷評定

1）超過評定線的信號應(yīng)根據(jù)缺陷3D視圖觀察其是否具有裂紋等危害性缺陷特征，如有懷疑時應(yīng)采用缺陷尖端檢測分析功能對缺陷進行綜合判斷。

2）最大反射波幅位于Ⅱ區(qū)的缺陷，其指示長度小于10mm時按5mm計。

3）相鄰兩缺陷各向間距小于8mm時，兩缺陷指示長度之和作為單個缺陷的指示長度。

5.2檢驗結(jié)果的等級分類

1）最大反射波幅位于Ⅱ區(qū)的缺陷，根據(jù)缺陷指示長度按規(guī)定予以評級。

2）最大反射波幅不超過評定線的缺陷，評為Ⅰ級。

3）最大反射波幅不超過評定線的缺陷，檢驗者判定為裂紋等危害性缺陷時，無論波幅尺寸如何，均評為Ⅳ級。

4）反射波幅位于Ⅲ區(qū)的缺陷，無論其指示長度如何，均評為Ⅳ級。

6焊縫缺陷的定型方式

6.1缺陷位置：以獲得缺陷的最大反射波幅的位置為缺陷位置。缺陷位置信息主要包含深度（DA值）和水平（PA值）。

6.2缺陷長度：即缺陷起點和缺陷終點。平行線掃查時，采用評定線絕對靈敏度法按影像的實際輪廓測定缺陷指示長度。鋸齒形掃查時，當缺陷只有一一個高點時，采用6dB法測長;當缺陷有多個高點時，采用端點6dB法測長。

6.3缺陷自身高度：對于面狀缺陷，可在S掃描或D掃描視圖上采用6dB法測量缺陷自身高度，對于開口型裂紋缺陷的自身高度，可以采用端點衍射法進行測量。

7焊縫缺陷的測量方法

7.1評定線絕對靈敏度法：以缺陷左邊最后一個高于評定線高度的點記為缺陷左端點，以缺陷右邊最后一個高于評定線高度的點記為缺陷右端點，兩點之間距離為缺陷指示長度。

7.2 6dB法（半波高度法） ：移動探頭找到缺陷的最大反射波，然后沿著缺陷方向左右移動探頭，在左右兩端找到最大反射波--半波高位置的點記為左右端點，兩點之間的距離就是缺陷的指示長度。

8.討論

隨著我國工業(yè)化的不斷提升，工業(yè)水平的不斷提高，所生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)不斷提高，并且現(xiàn)在對于產(chǎn)品的品質(zhì)要求極高，不能產(chǎn)生損傷。而在對產(chǎn)品進行品質(zhì)評價檢測的時候常常會對產(chǎn)品造成一定的損傷，影響產(chǎn)品的品質(zhì)。所以無損的產(chǎn)品檢測技術(shù)應(yīng)運而生，因為其優(yōu)點明顯強于傳統(tǒng)的檢測方法，所以迅速占領(lǐng)了檢測市場。超聲檢測技術(shù)作為最常用的無損檢測技術(shù)具有檢查全面、對檢測人員沒有危害等特點，近年來超聲檢測技術(shù)發(fā)展迅速，相控陣檢測技術(shù)是一種新型的無損檢測技術(shù)，檢測范圍更加全面，檢測深入成都大，并且檢測效率較高，檢測的結(jié)果可以存儲保留。

鋼管塔的焊接工程量大，焊縫很多，一個焊縫的質(zhì)量不過關(guān)都有可能造成巨大的損失，對于鋼管塔焊縫的檢測技術(shù)要求很高，要使檢測時對焊縫的損傷降到最少，首選技術(shù)即便是相控陣檢測技術(shù)，可以全面地檢查焊縫的質(zhì)量，將焊縫分成很多層進行檢測，并且經(jīng)過電腦生成圖像可以直觀的分析檢測結(jié)果。

該技術(shù)具有很好的市場，發(fā)展前景十分廣闊，比如1、相控陣成像技術(shù)在火電，水電，風(fēng)電的超聲檢測得到業(yè)主認可，相控陣成像 效果好，檢測效率高，人為誤差小，還解決了葉根，葉片位置受限及常規(guī)超聲難 以解決的問題都通過相控陣得以解決;相控陣讓超聲檢測又提升了一個層次。 2、2018 年貴州晴隆管道發(fā)生問題;業(yè)主提出采用相控陣+TOFD 檢測;經(jīng)過各 行業(yè)專家評定及認可后，在項目中廣泛采用，而且作為射線漏檢的鋪助檢測手段， 讓管道安全得以更好的保障。收益方面：每道焊口收費大概的價位為 ?1000.00～?1500;同時檢測每道口的時間僅需要五分鐘，降低了檢測人員的工作 強度，而且提升了檢測效率及準確率。

所以，該技術(shù)能夠促進工業(yè)水平的發(fā)展，也能促進加工工藝的提升，值得應(yīng)用與推廣。

作者簡介：史紅偉? 男? 籍貫：河南周口? ?漢? ?本科? ?高級工程師? ?研究方向：輸配電及用電工程

參考文獻

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