Page 86 - 无损检测2024年第七期

杨艳滨，等：

相控阵超声检测技术在板材中的应用

改变，所以该技术的特性主要体现在声束角度可控 分析。
和可动态聚焦两方面。 2.1 试验一
试验主要针对中厚板上下表面盲区的相控阵超
2 相控阵超声检测技术的试验及分析
声检测进行分析。
由于相控阵超声检测技术与常规超声检测技 2.1.1 试验标样
术相比具有诸多优势，且在制造业中相控阵超声 试 件尺寸 （长×宽×厚， 下 同）为 300 mm×
检测应用案例也越来越多。目前，在电力、石化、 200 mm×4 mm，在试件中刻有 6 处平底孔人工缺
石油、航天航空、军工等行业的压力容器焊接检 陷，尺 寸（直 径 × 深度）分别为： φ5 mm×3 mm，
测中已经大量采用相控阵超声检测技术，运用其 φ5 mm×2 mm， φ5 mm×1 mm， φ3 mm×3 mm，
特点提高了检测效率及质量控制。但该检测技 φ3 mm×2 mm， φ3 mm×1 mm。
术在压力容器原材料板材中的应用还较少，文章 2.1.2 检测参数
将以中厚板相控阵超声检测技术为例进行试验并 试验一检测参数设置如表1所示。
表1 试验一检测参数

项目 参数 项目 参数 项目 参数
-1
频带/MHz 7.5 参考声速/（m · s ） 5 900 范围/mm 16
增益/dB 13 发射电压/V 50 脉冲宽度/ns 80
数字增益/dB 18 重复频率/kHz 5 检波类型 全检波
阵元孔径 8 间隔数 1 耦合介质 水
扫查方式 扇扫 角度/（°） 0 聚焦距离/mm 30

2.1.3 试验方法 浸 C 扫检测，所制作的直径为 3 mm 和 5 mm，深度
将试件置于水中，将探头放置在距离工件表面 分别为 1，3，5 mm 的平底孔均能有效检出， 且信噪
22 mm处，在x， y轴方向来回扫查，保证100%覆盖 比均在 15 dB 以上，满足设备性能及钢板检测标准
试件，且至少有10%的重叠。 要求。即，该检测系统配合稳定的机械扫查装置，
2.1.4 试验结果 可实现该规格试件的批量自动化检测，能够保证钢
在检测系统中以钢板底面回波作为耦合监视， 板上下表面盲区在 1 mm。
确保检测的有效性。在无缺陷区域，示波屏上显示 2.2 试验二
水/钢界面波和钢板底面回波及多次底面回波，该 试验主要针对中厚板中间部位缺陷，按照相关
显示由相控阵探头的5号晶元0°角进行控制， 耦合监 标准要求进行检测灵敏度的分析。
视波形如图1所示。 2.2.1 试验标样
对该试件中6处不同孔径和不同深度的平底孔 试件尺寸为250 mm×150 mm×7 mm，在试件
人工缺陷的检测波形如图 2 所示。由图 2 可见，对 中刻有6处平底孔人工缺陷， 直径分别为5，3，2 mm，
300 mm×200 mm×4 mm 标样进行相控阵超声水 深度分别为3/4T，2/4T，1/4T （T为钢板厚度），即

图 1 5 号晶元（0°）耦合监视波形
48
2024 年 第 46 卷 第 7 期
无损检测