Page 69 - 无损检测 2021年第六期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202106008

管道内壁裂纹的相控阵超声检测

张炳奇, 孙 旭, 杨 坚, 侯兴隆, 宁玉恒

( 大唐东北电力试验研究院有限公司, 长春 130012 )

摘 要:针对管道内壁开口裂纹缺陷的检测与定量问题, 根据超声检测端角反射和端点衍射
理论, 使用相控阵超声技术对其进行检测。试验结果表明, 管道内壁微小裂纹的高度与反射回波的

高度成线性关系, 端角反射法能有效测定 20mm 厚管道内壁深度不大于 4mm 裂纹的高度; 端点

衍射法能有效测定20mm 厚管道内壁深度不大于2mm 裂纹的高度, 对于不同壁厚的管道, 端点衍射
法和端角反射法所能测定的最小裂纹高度不同, 两方法结合可实现管道内壁裂纹缺陷的有效检测。
关键词:相控阵; 管道内壁裂纹; 端角反射; 端点衍射; 对比试块

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 06-0031-05

Phasedarra yultrasonicdetectionofinnerwallcracksinp i p elines

ZHANGBin gq i , SUNXu , YANGJian , HOUXin g lon g NINGYuhen g
,

( Datan gNortheastElectricPowerTestandResearchInstitute , Chan g chun130012 , China )

Abstract : Aimin gatthedetectionandq uantificationofcrackdefectsinp i p elineinnerwallo p enin g , inthis

p a p er , studieshavebeenmadeofthetheoreticalcalculationandex p erimentalresultsb yusin g theultrasonictestin g

endan g lereflectiontheor y , end p ointdiffractiontheor yandp hasedarra ydetectiontechnolo gy .Theex p erimental

resultsshowthatthehei g htofmicrocrackontheinnerwallofp i p elineislinearl yp ro p ortionalwiththehei g htof

reflectedecho , andtheendan g lereflectionmethodcaneffectivel ymeasurethehei g htofcracksofbein g lessthanor

e q ualto4mmintheinnerwallof20 mmthickp i p eline.Theend p ointdiffractionmethodcaneffectivel ymeasure

thehei g htofcrackwhichde p thisnotmorethan2 mmintheinnerwallof20 mmthickp i p eline.Forp i p eswith

differentwallthickness , the minimum crack hei g ht measured b y diffraction methodisdifferent.Theabove-

mentionedfindin g sarehel p fulforrealizin g theeffectivedetectionof p i p elineinnerwallcrack.

Ke ywords : p hasedarra y ; p i p elineinnerwallcrack ; endan g lereflection ; end p ointdiffraction ; referenceblock
随着国内火电机组服役时间的不断增加、 机组频 对结构复杂部位进行检测; 爬波法能发现工件上深为

繁启停与深度调峰, 高温管道内壁产生裂纹的趋势不 0.5mm 的微小裂纹缺陷, 但无法将探头放置内壁对
断加剧, 对管道内壁裂纹缺陷的有效检测和定量就显 在役管道进行检测 [ 3 ] ; 绝对声时法能精确测量高度大
得尤为必要。目前针对管道内壁开口缺陷的检测方 于2mm 的裂纹缺陷 [ 4 ] , 但裂纹小于 2mm 时误差较

法主要有常规超声端点衍射法 [ 1 ] 、 超声波衍射时差法 大; 相控阵超声检测法可通过扇形扫查高清成像功能
( TOFD )、 爬波法、 绝对声时法( AATT ) 和相控阵超声 对管道内壁裂纹缺陷进行有效检测 [ 5 ] , 但目前对于内

检测法等。常规超声端点衍射法对高度不小于4mm 壁微小裂纹的检测及端点衍射法测定内壁裂纹高度

的内壁开口缺陷定量效果较好, 对高度小于4mm 的 的研究还不够全面。笔者利用超声检测端角反射和
开口缺陷的检测效果较差 [ 2 ] ; TOFD 技术利用 A 扫 端点衍射原理, 使用相控阵超声技术进行检测试验,
信号虽然可以区分高度为1mm 的开口缺陷, 但无法 并对试验结果进行了分析。

1 检测原理
收稿日期: 2020-09-22
作者简介: 张炳奇( 1989- ), 男, 硕士, 工程师, 主要从事火电机
组技术部件的无损检测和失效分析工作 1.1 端角反射法测定原理
当超声检测横波声束以 35°~55° 入射至两个平
通信作者: 张炳奇, 1195990591@ qq .com
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2021 年 第 43 卷 第 6 期

无损检测