Page 53 - 无损检测2023年第十二期

陈 亮, 等:

海底管道环焊缝 PAUT+TOFD 检测认证与应用

陷, 分别进行 PAUT+TOFD 检测及宏观切片测试,
记录缺陷的所有数据, 运用统计学分析方法评估得出
30%评定阈值90%检出率95%可信度条件下的POD

值为0.9mm , 以为工程应用提供技术支撑。
1 相控阵超声检测原理
图2 TOFD 检测原理示意
相控阵超声检测基本原理为: 使用阵列超声单 TOFD检测通道将波束聚焦位置设置在2 / 3壁
元产生超声波束, 通过建立聚焦法则控制每个激发
厚位置, 探头对称布置于焊缝两侧。对于相控阵通
阵列单元的发射和接收时间, 从而产生多个超声波
道, 每个探头配置2组扇形检测波束, 第一组波束角
束, 通过控制阵列的激发和接收时间, 控制波束角
度为40°~70° , 覆盖整个焊缝区域; 第二组波束角度
度、 聚焦深度、 聚焦尺寸等参数, 实现工件的快速扫
为40°~60° , 覆盖焊缝根部区域, 探头对称布置于焊
描成像 [ 1 ] 。相控阵超声波束生成和偏转示意如图1
缝两侧, 以实现声束对焊缝检测区域的有效全覆盖。
所示。
检测工艺配置如图3所示。

图3 检测工艺配置示意
2.2 扫查器
相控阵超声及 TOFD 探头组同时布置于轨道
图1 相控阵超声波束生成和偏转示意 扫查器上, 布置现场如图4所示, 设备沿焊缝中心线

相控阵探头由一系列独立的晶片构成, 每个晶 对称布置, 通过扫查轨道定位探头步进偏移距离, 扫
片都有独立的接头, 每个阵元能被独立激发, 并且可 查方式采用自动扫查。
以通过改变阵元之间的激发延时, 沿着阵元排列方
向对阵元进行依次激发, 从而实现单个波的干涉, 获
得指定的声束角度和聚焦位置。
超声波衍射时差法( TOFD ) 检测采用一发一收
两个宽带窄脉冲探头进行检测, 探头相对于焊缝中
心线对称布置。发射探头产生非聚焦纵波波束并以
一定角度入射到被检工件中, 其中部分波束沿近表
面传播被接收探头接收, 部分波束经底面反射后被
接收探头接收。接收探头通过接收缺陷尖端的衍射
信号并计算其时差来确定缺陷的位置和自身高度。
图4 轨道式自动扫查器布置现场
TOFD 检测原理如图2所示。

2 检测工艺配置 3 检测试验与认证

2.1 相控阵超声及 TOFD 检测工艺配置 3.1 检测系统

设置检测工艺, 配置1组相控阵超声探头, 1组 检测设备为 Omniscan MX2 型相控阵超声检
测系统, 其通道数为32 / 128PR ; 相控阵探头为一维
TOFD 探头。
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2023年 第45卷 第12期
无损检测