Page 49 - 无损检测2021年第一期

杨 晶, 等:

热电厂薄壁小径管的相控阵超声检测

1.3 相控阵超声检测设备 缺陷检出率。其中裂纹、 未焊透和未熔合属于面积

采用以色列 SONOTRON NDTISONIC2010 型缺陷, 危害性最大的是裂纹, 最容易出现在焊趾
型相控阵检测系统; 其具有一个线性相控阵聚焦探 处; 未焊透缺陷容易出现在坡口根部或钝边边缘处;

头, 频率为 7.5MHz , 晶片数为 16 。 未熔合缺陷容易出现在坡口或根部的连接位置; 气
1.4 探头参数的选择 孔和夹渣属于体积型缺陷, 其中带尖利边缘的夹渣
为了 减 少 探 头 尺 寸 带 来 的 不 利 影 响, 选 择 探 对焊缝的危害性极大。
头时应该注意探头前沿和晶 片尺寸越小越好。采

用小径管专用扫查器, 其直径约为 1~4in. ( 1in.=

25.4mm ), 检测焊接接头时相控阵探头参数如表 1
所示( 在满足穿透的情况下, 为了提高成像质量, 尽
可能选择小孔径探头)。
表 1 检测焊接接头时相控阵探头参数
工件厚度 / mm 激发孔径 / mm 标称频率 / mm
6~15 6.0~10 7.5~10
图 1 带缺陷的模拟试样外观
>15 7.0~15 4~7.5
1.5 锲块的选择
热电站锅炉薄壁小径管管径小且排列紧密, 除
了对探头有较高的要求外, 还必须使用定制楔块来
配合完成焊缝的成像检测。相控阵探头楔块应与被
检测面紧密接触, 探头锲块与被检管件接触面的间
隙大于 0.5mm 时, 应选择跟工件曲率相同或相近

的楔块。
图 2 相控阵检测现场
1.6 扫描类型
表 2 试样中的缺陷类型
薄壁小径管对接焊接接头的壁厚为 4~8 mm

( 不含 8mm ), 检测 时 需 要 使 用 二 次 回 波、 三 次 回 编号 类型
波或四次 回 波, 扫 查 角 度 为 35°~69° 。 当 平 行 扫 1 # 气孔( 中部) 裂纹( 根部)
查时, 采用扇形扫描或线扫描进行检测; 当锯齿形 2 # 气孔( 中部) 未焊透( 根部)
扫查时, 采 用 扇 形 扫 描 进 行 检 测。 为 了 满 足 声 束 3 # 裂纹( 根部) 未熔合( 中部)
的全覆盖, 需要增大扫查角度, 但是扫查角度的增
1.8 DR 和相控阵检测结果比对分析
大会降低灵敏度, 因此需要进行模拟研究, 找到合
#
采用相控阵超声检测和 DR 检测技术在1 ~3 #
适的扫查角度范围, 既能满足灵敏度的需求, 也能
试样上进行检测, 并对结果进行比较分析。 1 试样
#
满足声束的全覆盖。 预制裂纹缺陷的相控阵超声检测结果如图3所示, 测
1.7 模拟试样制作 得其根部纵向裂纹深度为3.2mm , 长度为 14.8mm ,

对某热电厂锅炉车间水冷壁薄壁小径管对接焊 幅度为85.1% ; 1 试样 DR 检测结果如图 4 所示, 测
#
接接头进行相控阵超声检测, 薄壁小径管试样取自
热电厂水冷壁管, 为了验证在薄壁小径管焊缝上的

检测灵 敏 度, 采 用 规 格 ( 直 径 × 壁 厚) 为 42 mm×
7mm 的 小 径 管 制 作 了 3 个 模 拟 缺 陷 试 样 进 行 比

对, 材料为 20 钢, 在试样对接焊接接头中存在裂纹、
未焊透、 未熔合、 气孔等焊接缺陷, 带缺陷的模拟试
样外观如图 1 所示, 具体缺陷类型如表 2 所示。图
2 为相控阵检测现场, 检测时通过调整扫查角度和
#
步进来覆盖整个焊缝被检区域, 减少漏检部位, 提高 图 3 1 试样裂纹相控阵检测结果
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2021 年 第 43 卷 第 1 期
无损检测