Page 125 - 无损检测2025年第四期

罗 炜，等：

先进超声检测技术在核岛主设备制造中的应用

2.4.2 检测工艺验证 测也具有较高的信噪比，能够有效提升超声检测效
针对蒸汽发生器、反应堆压力容器等厚壁安全 果。同时，需要同步使用其他模式，如L-L-L，以提
端异种钢焊缝，笔者选用频率为2. 25 MHz，长度方 高其他类型缺陷的检测能力。
向 10 晶片，宽度方向3 列，阵元间距为1. 9 mm，阵
元宽度为4 mm的双矩阵探头进行检测。第一个位
置的前端距为35 mm，楔块折射纵波角度为55°，聚
焦深度为50 mm，扇扫角度为38°~70°。第二个位置
的前端距为60 mm，楔块折射纵波角度为45°，聚焦
深度为50 mm，扇扫角度为35°~55°；并在安全端异
种钢焊缝试块上开展了验证试验。
（1）扇扫相控阵
图 16 安全端异种钢焊缝全聚焦相控阵验证结果
安全端异种钢焊缝扇扫相控阵超声验证结果
如图 15 所示，由图 15（a），（b）可见试块上距表面 2.4.3 小结
25，50，70 mm的φ2 mm横孔均能够清晰显示。由 通过安全端异种钢焊缝扇扫和全聚焦相控阵在
图15（c），（d）可见试块上的三个表面刻槽也能够有 对比试块上的验证结果可知，相控阵检测具有较高的
效检出。 信噪比，可有效提高超声检测效果，同时，可显著减
少大壁厚粗晶焊缝的检测次数，大幅提高检测效率。
其他相控阵检测技术，如PWI-TFM、FMC-
PCI、PWI-PCI等在经过验证的情况下也能有效用于
安全端异种钢焊缝的超声检测。

3 结语

先进超声检测技术在核岛主设备制造中有广阔
的应用场景，但在使用中需要注意以下事项。
（1）如法规和设计不允许，先进超声检测技术
只能用于内控阶段的检测。
（2）先进超声检测技术具有较高的缺陷检出率，
可用于复核常规超声工作质量，保证核安全。如欲
代替焊缝热处理前的射线检测，当无缺陷信号时风
险小；当有缺陷信号时，建议针对有缺陷信号的部位
补充拍片，以避免热处理后返修的风险。
图 15 安全端异种钢焊缝扇扫相控阵超声验证结果
（3）厚壁低合金钢焊缝检测时，TOFD多组探头
通过扇扫相控阵工艺验证试验，发现安全端异 同时检测时的效率高，但上、下表面有盲区，表面和
种钢焊缝扇扫相控阵检测具有较高的信噪比，能够 近表面缺陷检出率低。PAUT或常规45°探头对探
有效提升超声检测效果。同时，采用双面双侧扫查， 头相对面的表面和近表面缺陷敏感，检出率高。结
或者使用大角度楔块并缩小前端距，可覆盖焊缝近 合检测效率和检测效果，建议采用TOFD+PAUT
表面盲区。 联合检测的方式。
（2）全聚焦相控阵 （4）民用核安全设备有较多的特殊结构，常规
安全端异种钢焊缝全聚焦相控阵验证结果如 超声方法难以达到满意的检测效果，可以补充先进
图16所示，检测模式为L-L，可见试块上距表面50， 超声检测或借鉴相关技术特点设计开发专用检测技
70 mm的φ2 mm横孔，内表面的刻槽均能够清晰显 术，以保证核安全设备质量。
示，距表面25 mm的φ2 mm横孔需要缩小前端距才 （5）粗晶焊缝常规超声检测存在信噪比低、检
能有较好的效果。 测效率不高等问题。建议从设计源头采取措施，使
结果表明，安全端异种钢焊缝全聚焦相控阵检 用相控阵超声完全代替常规超声检测。
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2025 年 第 47 卷 第 4 期
无损检测