Page 99 - 无损检测2021年第三期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202103013

相控阵超声检测曲面阵列与平面阵列的对比

陈积乐 , 魏玉伟 , 李琦恒 , 谭达真 , 梁圣钊 1
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( 1. 广西壮族自治区特种设备检验研究院, 南宁 530029 ;
2. 中国石化销售股份有限公司华南分公司, 广州 510145 )

摘 要:在小径管相控阵超声检测中, 平面阵列与曲面阵列的耦合效果与聚焦效应是影响检
测效果的关键因素。分析了两种换能器的缺陷成像特点, 进行了两种换能器对相同缺陷的成像效
果对比试验, 结果表明曲面阵列在小径管检测应用中具有更高的信噪比和更好的成像效果, 而平面
阵列需增加补偿来达到曲面阵列的检测效果。

关键词:相控阵超声检测; 管道检测; 焊缝; 平面阵列; 曲面阵列; 小径管

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 03-0057-05

Com p arisonof p hasedarra yultrasonictestin g forcamberedarra y andp lanararra y

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CHENJile , WEIYuwei , LIQ ihen g TANDazhen , LIANGShen g zhao 1
,

( 1.Guan g xiS p ecialE q ui p mentIns p ectionandResearchInstitute , Nannin g530029 , China ;

2.SouthChinaBranchofSino p ecSalesCo. , Ltd. , Guan g zhou510145 , China )

Abstract : Inthedectectionofsmalldiametertube , thecou p lin gandfocusin geffectbecomestheke yfactor

affectin g thedetectioneffect.Thisarticleanal y zedtheima g in g characteristicsoftwokindsoftransducerfordefects ,

com p aredtheex p erimentalresultsoftwokindsoftransducerforthesamedefectima g in geffect , theresultsshow

thatthecamberedarra ya pp liedindetectin gsmalltubearra yhasbetterSNRandima g in geffect , andthep lanar

arra yneedtoincreasethecom p ensatione q uivalenttothecamberedarra ydetection.

Ke ywords : p hasedarra y ultrasonictestin g ; p i p elineins p ection ; weld ; p lanararra y ; camberedarra y ; small

diametertube

相控阵超声检测技术( PAUT ) 近年来得到了快 达0.92mm , 具有较高的检出可靠性, 且定性准确性
速的发展, 其主要优势在于能方便地控制声束的偏 较好 [ 2 ] 。 PAUT 在曲面工件检测中, 主要使用的换
转和改变焦点位置, 在特种设备、 石油化工、 核电、 航 能器阵列有平面阵列与曲面阵列, 平面阵列由于制
空航天、 船舶制造等行业发挥着重要作用。与传统 造相对简单, 应用范围较广, 曲面阵列在曲面工件检
超声检测相比, 相控阵超声检测的扫描方式特殊, 扫 测中具有良好的耦合效果和自聚焦作用而被广泛应
描速度快; 相控阵换能器可以满足多种应用场景, 灵 用于小径管检测中。相控阵换能器的晶片形式对曲
活性好; 可在减少不必要操作的情况下顺利完成复 面工件的检测效果有重要影响。
杂区域的扫描; 缺陷检岀率和信噪比较高 [ 1 ] 。随着 相控阵超声检测技术是通过控制阵列换能器各
PAUT 技术的发展, 其在管道环焊缝检测上的应用 阵元激励脉冲信号的延迟时间, 使阵元发射的声波
也越来越成熟, 研究表明 PAUT 在管道环焊缝检测 在空间产生干涉效应, 进而形成具有偏转和聚焦特
中, 95% 的置信度下 90% 检出率对应的缺陷尺寸可 性的合成声束, 实现空间内某一点的聚焦 [ 3 ] 。控制
换能器阵列发出的超声信号相位( 延时) 的技术是相
控阵检测技术的核心。与脉冲回波技术相比, 相控
收稿日期: 2020-06-29
阵换能器中排列有多个压电晶片, 其按照一定规则
作者简介: 陈积乐( 1992- ), 男, 本科, 助理工程师, 主要从事特
种设备、 石油行业的金属材料无损检测工作 排列称为阵列。相控阵换能器阵列可以是一维阵列
也可以是二维阵列, 一维阵列是目前使用最多, 技术
通信作者: 陈积乐, 1033237049@ qq .com
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2021 年 第 43 卷 第 3 期
无损检测