全自动相控阵超声检测技术及在环焊缝检测中的应用

  仪器网 ·  2012-07-15 08:58  ·  42455 次点击
摘要:全自动相控阵超声检测系统是在断裂力学(ECA)的基础上,采用区域划分法,将焊缝分成垂直方向上的若干个区,再由电子系统控制相控阵探头对其进行分区扫查。检测结果以双门带状图的形式显示,在辅以TOFD(衍射时差法)和B扫描功能,对焊缝进行分析、判断。全自动相控阵超声仪在国外已被广泛应用于管道环焊缝的检测。
主题词:全自动超声波区域划分法相控阵带状显示TOFD
全自动超声波在国外已被大量应用于长输管线的环焊缝检测,且越来越成为一种趋势。与传统手动超声检测和射线检测相比,其在检测速度、缺陷定量准确性、减少环境污染、降低作业强度等方面有着明显的优越。加拿大R/DTech公司生产的PipeWIZARD相控阵超声检测系统是专用于长输管线环焊缝的检测设备。该系统由数据采集单元、脉冲发生单元、电机驱动单元、相控阵探头、工业计算机、显示器等组成。系统在WindowsNT界面下运行PipeWIZARD操作软件,完成对焊缝的线性扫查、实时显示、结果评判。对其基本原理,笔者根据自己在实际工作中的体会和经验在此作一简单介绍。
本文使用的焊缝参数如下。坡口形式CRC;壁厚T=16.4mm;焊接方法:全自动焊接。
一、基本原理
1.区域划分法
采用全自动超声检测的关键是“区域划分法”。根据壁厚、坡口形式、填充次数将焊缝分成几个垂直的区。每个分区的高度一般为1-3mm,每个区都由一组独立的晶片进行扫查(这种分区的扫查被称为A扫)。检测主声束的角度按照主要缺陷的方向来设定(在自动焊中主要是未熔合,即将波束尽量垂直于熔合线)。A扫采用聚焦声束进行扫查,焦点尺寸一般为2mm或更小。它们可以有效的检测各自的区域,而且临近区域反射体上的重叠最小。每个分区以焊缝中心线为界,分为上游、下游两个通道,其检测结果在带状图上以相对应的通道显示出。图1.1为CRC坡口、壁厚为14.6mm焊缝的区域划分图。从根部依次为:根焊区、钝边区(LCP)、热焊1区、热焊2区、热焊3区、填充1区、填区2区、填充3区。
2.相控阵探头
相控阵列是换能器晶片的组合,为确定不连续性的形状。其大小和方向提供出比单个或多个换能器系统更大的能力。有三种主要阵列类型:线性、面状和环行。在一个相控阵列中相位转换是用电子系统控制,通过超声发射器通向每个换能器。相控阵列除有效地控制超声形状和方向外,还实现和完善了复杂的动态聚焦和实时扫描。(参见《美国无损检测手册》超声卷“相控阵”)
PipeWIZARD相控阵探头采用线形阵列,容纳晶片60个。晶片成间隔状直线性分布在探头中。通常使用两个阵列探头分布于焊缝两侧。它能产生上千种不同的超声束,可配置40到70范围的扫查角度(β角),以满足分区扫查所需要的各种角度。
3.标准试块
校准试块用于调整扫查灵敏度,确定缺陷位置,校验仪器校准准确性。试块根据分区扫查原理,针对自动焊易出现的主要缺陷(主要指侧壁未熔合),用标准孔或槽来代表。一般用垂直于融合线的φ2平底孔。根部可用方槽或与根部融合线吻合的三角槽来调节。
从钝边到填充3,每个区都设定一个φ2mm平底孔。有时在表面熔合线处设置方槽(长10-20mm,宽2mm,深1mm),用于检测焊趾线裂纹。根据检测需要还可设置附加反射体(如图3.2),用于B扫描调节。附加反射体位于焊缝中心线处,平底孔底面成水平45度。

0 条回复

暂无讨论,说说你的看法吧!

 回复

你需要  登录  或  注册  后参与讨论!