Page 107 - 无损检测2021年第七期

唐飞阳亮, 等:

在役压力容器搭接角焊缝的相控阵超声检测

他缺陷; 可以对各类焊缝的结构形式进行仿真, 并且 2010 型便携式相控阵 超 声 检 测 系 统, 该 系 统 可 对
模拟声场在焊缝中的覆盖和传播情况; 检测结果以 不同被检测工件的几何结构进行仿真或者对其真
图谱形式显示, 为缺陷的定位、 定量、 定性和定级等 实结构进 行 实 时 显 示。在 检 测 时, 操 作 人 员 利 用
提供了丰富的信息 [ 3 ] , 所以可以采用相控阵超声检 该功能可方便快捷地对工件中出现的缺陷信息进
测技术对在役压力容器搭接角焊缝的内部缺陷进行 行判断和评定。这样可以极大地降低检测时误判
检测。 及错判的概率, 保证检测结果的真实性、 有效性及
可靠性。
2 搭接角焊缝的相控阵超声检测
系统对焊缝结构的仿真模拟如图 2 所示, 该系
2.1 人工缺陷试块 统通过设置焊缝宽度、 表面余高高度、 根部宽度等参
为了完成搭接角焊缝的相控阵超声检测并确认 数, 描绘出工件的真实几何结构和焊接位置, 图 2 中
检测工艺, 笔者根据搭接角焊缝、 垫板和母材的结构 红圈标注的区域就是模拟的搭接角焊缝区域, 检测
设计了对比试块, 并在试块中加工人工缺陷, 模拟实 时只需关注该区域中的回波信号, 就可避免几何结
际工况下可能存在的典型自然缺陷, 对比试块及人 构反射信号造成的误判。
工缺陷尺寸如图 1 所示。

图 2 系统对焊缝结构的仿真模拟
系统的声场覆盖设置如图 3 所示, 该系统还可
以快速设定探头激发与接收单元的阵列孔径、 入射
角度、 聚焦深度、 扫查角度范围、 扫查角度步进等检
测参数, 通过调整探头位置, 来确保声场能够全面覆
盖检测区域。

图 1 对比试块及人工缺陷尺寸示意
在试块 1 的模拟焊缝区域中心加工了直 径为 图 3 系统的声场覆盖设置

2mm 的通孔, 用于模拟焊缝中的气孔和夹渣缺陷; 按照保证声场全覆盖的工艺参数, 对相控阵检
在试块 2 的模拟焊缝区域熔合线处加工了 4 条宽为 测系统进行设置, 并对试块内的人工缺陷进行相控

0.5mm , 自身高度为 2 mm 的人工槽, 用于模拟未 阵超声检测, 人工缺陷的 S 型显示及形貌如图 4 所
熔合或未焊透缺陷在应力作用下的应力开裂; 在试 示, 可以发现搭接角焊缝中各个位置的缺陷均能被

块 3 的母材上加工了 4 条宽为 0.5 mm , 自身高度 有效检出, 并且通过焊缝仿真的功能可以详细地展

为 2mm 的人工槽, 用于模拟母材的应力开裂。 示出缺陷的水平位置和埋藏深度。
2.2 检测结果与分析 通过分析检测数据可以发现, 相控阵超声检测

选用 具 有 焊 缝 仿 真 模 拟 成 像 功 能 的 ISONIC 对于缺陷的定位较为精确, 水平定位误差为 -1.0~
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2021 年 第 43 卷 第 7 期
无损检测