Page 65 - 无损检测2021年第三期

2020 远东无损检测新技术论坛论文精选

DOI : 10.11973 / ws j c202103006

带凸面声透镜的相控阵超声检测技术

郭伟灿 1 , 2 , 缪存坚 1 , 2 , 杜兴吉 1 , 2 ,滕国阳 1 , 2 , 宋 鑫 1 , 2

( 1. 浙江省特种设备科学研究院,杭州 310020 ;

2. 浙江省特种设备安全检测技术研究重点实验室,杭州 310020 )
摘 要:带凸面声透镜的相控阵超声技术通过设置与工件表面曲率相匹配的凸面透声楔块来

改善平面探头与凹面工件的界面耦合效果, 同时, 凸面声透镜在圆周方向上有一定的声束聚焦作
用, 可有效降低凹界面的耦合损失对检测造成的不利影响。将带凸面声透镜的相控阵超声技术应
用于承压设备插入式管座角焊缝的质量检测, 结合实时成像技术, 可以直观地显示缺陷的位置、 分
布、 尺寸等信息, 解决了管座角焊缝超声检测耦合效果差的技术难题。

关键词:承压设备; 小径管; 管座角焊缝; 超声检测; 凸面声透镜; 相控阵超声

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 03-0027-05

Phasedarra yultrasonictechnolo gywithconvexacousticlens

1 , 2
1 , 2
1 , 2
GUO Weican , MIAOCun j ian , DUXin gj i , TENGGuo y an g 1 , 2 , SONGXin 1 , 2

( 1.Zhe j ian gAcadem yofS p ecialE q ui p mentScience , Han g zhou310020 , China ; 2.Ke yLaborator yof

S p ecialE q ui p mentSafet yTestin gTechnolo gyofZhe j ian gProvince , Han g zhou310020 , China )

Abstract : Inthiswork , thep hasedarra ytechnolo gy withconvexacousticlenswasado p ted , andtheconvex

acousticwed g ematchedwiththework p iecesurfacewasusedtoim p rovetheinterfacecou p lin geffect.Atthesame

time , theconvexacousticlenshasacertainfocusin geffectinthecircumferentialdirection.Theabovecou p lin gand

focusin gmethodcaneffectivel yovercometheadverseeffectofthecou p lin g loss.Thep hasedarra y technolo gywith

convexacousticlenswasa pp liedtotheq ualit yins p ectionofp i p esocketan g leseam ofthep ressuree q ui p ment.

Combinedwithreal-timeima g in gtechnolo gy , thep osition , distribution , dimensionsandotherinformationof

defectscanbedis p la y edintuitivel y , andthetechnicaldifficultiesofbadinterfacecou p lin geffectofultrasonic

ins p ectioninp i p esocketan g leseam werethensolved.

Ke ywords : p ressuree q ui p ment ; smalldiametertube ; p i p esocketan g leweldedseam ; ultrasonictestin g ; convex

acousticlens ; p hasedarra yultrasonic
在接触法超声检测中, 平面探头与平面工件耦 DN80 的接管内壁进行检测时, 探头中心线与接管
合效果最好, 凸面次之, 凹面最差。这是因为凹面工 内壁的耦合层厚度达 0.6 mm , 界面的耦合损失达

件在进行检测时, 探头两端与圆周曲面直接接触, 其 30dB 。为减少凹面工件界面的耦合损失对检测
[ 1 ]
余区域是具有一定厚度的耦合剂, 自两端向探头中 造成的不利影响, 笔者设计了一种带凸面声透镜的

心线按 一 定 规 律 增 厚, 如 ϕ 10 mm 的 直 探 头 在 相控阵超声技术, 通过设置与工件表面曲率相匹配

的凸面透声楔块, 改善了平面探头与凹面工件的界
收稿日期: 2020-11-20 面耦合效果, 同时凸面声透镜在圆周方向上有一定
基金项目: 浙江省重点研发项目( 2020C01040 ); 浙江省质量技术
的聚焦作用; 通过合理设计凸面声透镜在圆周方向
基础建 设 项 目 ( 20200111 ); 佛 山 仙 湖 实 验 室 开 放 基 金 重 大 项 目
上的物理聚焦和沿轴向排列相控阵阵元的电子聚
( XHD2020-004 )
焦, 可保证一定检测声程范围内的相控阵超声检测
作者简介: 郭伟灿( 1968- ), 男, 博士, 教授级高工, 主要研究方
向为特种设备技术与管理 灵敏度。凸面声透镜可以很好地贴合于接管内表
通信作者: 缪存坚, miaocun j ian@163.com 面, 操作方便且耦合程度好, 可以解决凹面检测时的
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2021 年 第 43 卷 第 3 期
无损检测