Page 71 - 无损检测 2021年第六期

张炳奇, 等:

管道内壁裂纹的相控阵超声检测

点端点衍射信
时, 缺陷 B 点的端角反射信号与 B 1
号难以区分, 因此端点衍射法只能测定一定高度的
管道内壁裂纹缺陷。

2 试验验证

2.1 试验仪器及试块
试验选用 PHASCAN 型相控阵检 测 仪, 选 用
5L32-0.5×10-D2-T1 型线阵探头和 SD2-N55S-IHC
图 4 不同人工缺陷反射回波增益 80% 时测定的
型平面楔块, 选用带有不同深度人工裂纹缺陷的对
缺陷反射波高数据统计结果
比试块进行灵敏度调节和数据采集, 对比试块规格
由图4可知, 当人工裂纹缺陷深度不大于 4mm

为 521mm×20 mm ( 直径 × 壁厚), 对比试块结构 时, 人工裂纹缺陷的反射回波高度与裂纹深度成正

如图 3 所示, 人工缺陷参数如表 1 所示。 比, 检测灵敏度不影响这种关系; 当人工裂纹缺陷深

度大于 4mm 时, 裂纹缺陷反射波高不再随裂纹深
度变化而变化。这种关系同 1.1 节端角反射法测定
原理的计算结果一致。
2.3 端点衍射法测定管道内壁裂纹
采用相控阵超声检测进行扇形扫查, 在 40°~
50° 声束角度内进行数据采集, 以图 3 所示对比试
块中缺陷一反射回波增益的 50%~90% 中的某一

值作为检测灵敏度, 以检测灵敏度增益 15dB 作为
裂纹端点 衍 射 信 号 测 定 灵 敏 度, 试 验 过 程 中 通 过
改变声束 角 度, 测 定 对 比 试 块 人 工 缺 陷 的 最 高 回
波, 通过测 定 人 工 缺 陷 反 射 信 号 和 端 点 衍 射 信 号
的深度差得出缺陷高度。
图 3 内壁带有不同深度人工裂纹缺陷的对比试块结构示意 对比试块中缺陷一、 缺陷二、 缺陷三使用相控阵
表 1 人工缺陷参数 端点衍 射 法 测 定 的 内 壁 裂 纹 检 测 结 果 如 图 5~7
人工缺陷 长 × 深 / mm 人工缺陷 长 × 深 / mm
缺陷一 10×1 缺陷四 10×4
缺陷二 10×2 缺陷五 10×5
缺陷三 10×3

2.2 端角反射法测定管道内壁裂纹
选用图 3 所示的对比试块, 分别将对比试块中
不同 深 度 缺 陷 在 相 控 阵 扇 形 扫 查 45° 声 束 附 近
( 35°~55° 声束范围内某一入射角) 的最高反射回波
调至满屏的 80% 时的增益作为检测灵敏度, 测定对
比试 块 中 不 同 缺 陷 在 45° 声 束 附 近 的 反 射 回 波 高
度, 数据统计结果如图 4 所示。
由于 所 用 相 控 阵 仪 器 读 取 反 射 波 高 上 限 为
200% , 当缺陷一以最高反射回波调至满屏 80% 作为
检测灵敏度时, 缺陷一的反射波高曲线提前出现非线

性关系, 这是由于对于深度小于 4mm 的人工缺陷,
图 5 端点衍射法对对比试块中缺陷一高度的检测结果
反射回波已达到200% , 曲线后期提前趋于水平。
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2021 年 第 43 卷 第 6 期

无损检测