小直径密集管排对接接头超声相控阵检测应用

0 前 言

电厂检修中， 对新安装受热面小直径管对接接头通常采用射线和常规超声波进行无损检测， 而在役小直径管通常利用磁粉、 渗透等表面无损检测方法进行抽检， 以实现机组检修期间的金属技术监督工作。 射线检测时， 由于受热面管排密集排列布置， 多数小直径管检测困难， 导致部分焊缝中裂纹、 未熔合等面积型缺陷检出率低， 给射线探伤带来很大的难度

；采用常规超声波检测时， 由于小径管曲率大，声波耦合困难， 其反射面声能损失较大， 壁厚薄， 探头的前沿长度对检验的影响大， 因而对小直径管对接接头中的危害性缺陷较难判定，且管子排列密集等现场工况也影响了常规超声波在小径管检测中的应用

。

近年来随着超声相控阵技术在各行各业的广泛应用， 这项技术得到了人们越来越多的关注。超声相控阵技术是通过精确的控制多个晶片的激发脉冲延时， 每个晶片产生相互干涉的声波， 最终产生超声数据的过程

。 超声相控阵可以实现波束变角度扫查、 固定角度的电子扫查、 波束聚焦、 横向扫查等多种扫查方式

。

因此， 本工作以电厂受热面的小直径密集管排对接接头为检测对象， 开展超声相控阵检测技术应用及分析， 并通过射线检测结果进行对比分析， 为超声相控阵技术在小径管检测及电力金属技术监督工作中的应用提供参考。

1 小直径密集管排对接接头超声相控阵技术检测分析

1.1 超声相控阵检测原理及其优势

超声相控阵检测技术是一种多声束扫描成像技术， 它所采用的超声检测探头是由多个晶片组成的换能器阵列， 阵列单元在发射电路激励下以可控的相位激发出超声， 产生的球面波在传播过程中波前相互叠加， 形成不同的声束

。图1 及图2 分别为超声相控阵多晶片探头检测工作原理及超声相控阵检测成像方式。

“要改变自己的命运就要有不服输的精神，敢闯敢拼才会赢”。2010年，团场出台了一系列优惠政策，鼓励职工发展自营养殖，他辞职下海当年养鸡12000只，成活率达到90%以上，种植的100亩棉花单产走在全团前列，当年实现纯收入49万元。他在团部购买了楼房，买了台754播种机，为了儿子上学方便，买了小汽车。当年机车仅拉棉花和打杆两项，实现纯收入7.7万元，种植棉花和养殖鸡纯收入达35万元。

选取某厂省煤器密集管排对接接头， 数量34 根， 编号分别为Smq1～Smq34， 工件规格为Φ32 mm×4 mm， 材 质 为20G， 焊 接 方 法 为GTAW， V 形坡口， 焊接完成后， 对其表面打磨光泽后开展超声相控阵检测。

1.2 小直径密集管排对接接头超声相控阵检测难点分析

2.2 按照男女分组的患者临床资料比较 女性患者发病年龄大于男性(P<0.05)；男性患者有饮酒史比例高于女性(P<0.05)； 男性Ⅱ级及Ⅲ级患者多于女性患者；女性BNP值大于男性(P<0.05)。男性与女性患者在LVD、LAS、LVEF、LVFS、PASP数据方面差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

本文所述土箱产茧应选择远离道路的场所，产卵茧期应保持安静，避免土壤震动，否则正在产卵茧的水蛭会受惊而逃走，造成空茧。首先挖一个深度25cm的矩形浅坑，将网箱铺盖在坑上，用越冬分化土（松软）填满。接着向网箱中加水，使土湿度保持在30%左右。投放密度为200-300只每平米，投放完成后用透气纱布将网箱扎起防止水蛭逃离，并盖上水草或树枝等进行遮光。在坑四周挖一条排水沟，防止暴雨天气雨水将网箱浸透，在下雨天气要及时疏通溢水口。投放后第二日打开网箱检查水蛭是否都已入土产茧，洞口内有白色泡沫即为水蛭产茧。整个产茧过程持续约12-14天，土壤温度为20℃左右，每条水蛭平均能产茧3-4个左右。

（2） 曲率半径影响

（3） 现场工况影响

小直径管曲率半径小， 探头检测接触面小，曲面耦合声能损失大； 超声横波在小直径管内表面反射， 发散严重， 探伤灵敏度低， 对缺陷判定带来很多困难。

所选超声相控阵仪器型号为ISONIC2009，探头编号为7.5CCEV35-16-A15， 探头频率为7.5 MHz， 晶片数量为16， 晶片间距为0.5 mm，所选楔块规格为36°斜楔块， 扫描方式选择扇扫描， 角度范围选取39°～75°， 聚焦深度选择为6 mm， 选取Φ1 mm×15 mm 通孔校准检测灵敏度， 工件检测面选取单面双侧， 探头前沿距焊缝中心距离5 mm， 耦合剂选用甘油， 相控阵检验参考标准ASME SECTION V。

小直径管管壁薄、 焊缝宽， 当壁厚小于8 mm时， 一次波探伤检测小径管焊缝根部角度较大，声束严重散射， 使得回波游动范围大， 且一次波声程短， 容易在近场区内检测， 给缺陷的定量和定位带来很大的困难， 影响检测的可靠性。

（1） 壁厚的影响

2 检测工艺确定

与常规的检测技术相比， 超声相控阵检测技术是通过控制各个独立阵元的延时， 可生成不同指向性的超声波波束， 产生不同形式的声束效果， 可以模拟各种斜聚焦探头的工作， 并且可以电子扫描和动态聚焦， 无需或少移动探头， 检测速度快， 探头放在一个位置就可以生成被检测物体的完整图像， 实现了自动扫查， 可检测复杂形状的物体， 且超声相控阵探头小巧、 灵活， 适用于现场工况需求

。 这种技术无辐射、 无污染，能够适应多工种立体交叉作业现场， 且解决了因采用射线检测而造成其他人员全部需要安全避让等问题。

受热面管排由于在安装过程中， 管道排列密集， 外径、 壁厚、 材质等规格参数跨度范围较大， 且经常存在不等厚、 角接等特殊焊接方式，给检测带来困难。

3 检测结果分析

3.1 超声相控阵检测结果分析

利用超声相控阵技术对所选工件进行了检测分析， 共检出超标缺陷工件6 件， 超声相控阵检测缺陷结果见表1， 工件超声相控阵检测超标缺陷如图3 所示。 利用编码器、 侧视图（B 扫） 和俯视图 （C 扫） 确定了缺陷位置， 并选用常规超声波检测进行了缺陷判定， 但对比超声相控阵检测结果， 常规超声波检测灵敏度较低， 只判定出五处缺陷最高反射波均处于Ⅲ区位置， 属于超标缺陷， 分别为工件Smq8、Smq15、 Smq18、 Smq19 和Smq20； 而工件Smq17的缺陷反射波未达到超标评判区。 由此可见，常规超声波检测灵敏度低于超声相控阵检测灵敏度。

叶总仔细观察钱币，钱币手感古朴，铭文清晰。看起来挺像是真货，即便是赝品，估计也有百年以上的历史。于是也就没有多说，只告诉孟导等老贾来了自有定夺。

3.2 射线检测对比分析

由于采用常规超声波无法检测出Smq17 工件超标缺陷， 与超声相控阵检测结果存在一定差距， 故采取射线检测技术对Smq17 工件进行了补充检测， 检测结果如图4 所示。 检测结果显示，Smq17 工件在5～6 点钟位置存在1 项条形超标缺陷， 与超声相控阵检测结果一致。 射线补充检测结果对超声相控阵较高的检测灵敏度进行了验证，也表明了超声相控阵检测技术能够实现电厂受热面小直径密集管排对接接头无损检测工作， 为电力金属技术监督工作提供了更有力的辅助手段。

国际数学教育大会（International Congress on Mathe- matical Education，简称ICME）是ICMI直接主办的国际会议，是全球规模最大、水平最高的数学教育的学术大会．

4 结 论

（1） 超声相控阵探头小巧、 灵活， 适用于现场工况需求， 且无辐射、 无污染， 能够适应多工种立体交叉现场作业， 弥补了常规超声波检测灵敏度较低的不足， 又解决了因射线检测而造成人员安全避让的问题。

（2） 超声相控阵技术检测灵敏度较高， 能够实现电厂受热面小直径密集管排对接接头无损检测工作， 为电力金属技术监督工作提供了更有力的辅助手段。

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