超声相控阵检测技术通用工艺规程（2）

超声相控阵检测技术通用工艺规程（2）

文摘：本文介绍超声相控阵检测技术的通用工艺规程的第2部分，该规程第二部分规定了超声相控阵检测的使用范围，规定检测基本要求，现场检测要求和原则。将在第3部分将介绍 对缺陷的评估以及相控阵检测报告提出了相关要求。该规程在制定超声相控阵检测工艺和超声相控阵检测技术实施提供实践指导意义。

4 检测基本要求
4.1相控阵超声检测显示
相控阵超声检测显示应至少包括A扫描信号、S扫查和B扫查图像。
4.2相控阵超声检测工艺和验证试验
4.2.1检测前，应根据本部分并结合被检工件编制相控阵超声检测工艺。
4.2.2应采用模拟试块对检测工艺进行验证试验
按检测工艺进行的验证试验结果应确保能够清楚的显示和测量模拟试块中的模拟缺陷长度和深度。
4.3相控阵系统校准
4.3.1 校准在与待检材料声学特性一致的校准试块上进行。
4.3.2 系统校准必须涉及整个超声检测系统。采用S扫查时，检测距离校准至少设置为最小的角度的1.5倍的“V”程，除非能确保声束能扫查到整个检测范围。
4.3.3系统校准信息必须以设置文件保存仪器中，并随数据文件存档保存。检测时，可以在校准后的参考增益基础上做增益调节。改变其他设置需要重新校准。
4.3.4聚焦法则核查
（1）检查聚焦法则输入信息的正确性。
（2） 选择声束角度调整光标并调整其位置使其显示出450折射角，核查所选择角度与测量值一致性。
4.3.5时基校准
采用45o折射角校准材料声速。
4.3.6灵敏度和楔块校准
（1）楔块延迟校准必须以校准中采用的角度被校准到真实深度。
（2）灵敏度校准对使用的每一个折射角和声程给出所需的增益调整。
（3）选择一个校准反射面其深度约是待检材料的一半，或者在待检材料区域以内。
（4）使得从校准反射面得到的信号达到峰值，以所有不同的角度或聚焦法则向后移动相控阵探头进行扫查。
（5）系统将计算每个聚焦法则所需的增益，并做调整。
4.3.7温度要求
校准试块温度与待检材料温度相差必须在的15℃以内。每次检测时都要测量待检材料的表面温度。
4.3.10系统校准核查
系统校准核查必须涉及整个检测系统。扫查范围和TCG校准在适当的校准试块或模拟试块上核查，并符合如下条件：
（1） 在开始一系列扫查前，并且是在24小时以内。
（2）搜索单元的电缆更换时要采用相同的类型和长度。
（3）电源在更换时也要采用相同类型。
（4）检测过程中至少每12小时进行一次。
（5） 在一系列检测完成后。
（6） 不管什么时候校准的有效性值得怀疑时。
4.3.11 系统校准变更
（1） 如果TCG上的任一点幅值降低了2dB，或者扫查线上的任一点移动超出扫查分区读数的10％，按下列要求执行：
A在上一次有效校准核对后的所有检测无效；
B进行一次新的系统校准；
C 重复上次检测。
（2）如果TCG上的任一点幅值增加了2dB，按下列要求执行：
A改正系统校准；
B 重做自上一次有效校准核查后的所有已有记录的检测；
C在相关表格上输入正确的值。
4.3.12重校准
如下任意条件的发生都导致必须重新校准：
（1）搜索单元探头或楔块变更
（2）搜索单元电缆类型或长度变化
（3）超声设备变化
（4）检测人员更换
（5）耦合剂更换
（6）改变电源类型
5.检测
5.1检测准备
5.1.1 锅炉、压力容器及压力管道制造、安装和在用超声检测中，检测时机及抽检率的选择等应按法规、产品标准及有关技术文件的要求和原则进行。
5.1.2 焊接接头检测区的宽度应是焊缝本身，再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段区域，这个区域最小为5mm，最大为10 mm。
5.1.3 焊缝的表面质量应经外观检测合格。所有影响超声检测的锈蚀、飞溅和污物等都应予以清除，其表面粗糙度Ra应小于等于6.3μm。表面的不规则状态不得影响检测结果的正确性和完整性，否则应做适当的处理。扫查声束通过的母材区域，应采用直探头检测，对可能影响检测结果的反射体应进行标注。
5.1.4不满足上述要求的情况必须在检测报告上记录。
5.2 焊接接头的相控阵扫查程序应当根据扫查示意图制定。扫查示意图能清楚的反映出相控阵扫查程序能否全部覆盖检测范围，扫查示意图能标出探头的基准位置、选择合适的声束角度范围。焊缝应当尽可能的从两侧都进行检测。如果怀疑可能会有横裂纹，则应当应用补充的检测工艺，使声束平行或者基本上平行焊缝中心线。
5.3 常规扫描是从焊缝表面侧进行。不同的扫查技术应用于不同型式的焊接接头。需要手工移动探头的地方，可以用锯齿扫描来代替。
5.4管座角焊缝检测
5.4.1插入式接管角焊缝可采用图3型式在筒体侧内或外壁采用S扫查，在接管内壁采用E扫查。
5.4.2安放式接管角焊缝可在接管侧采用S扫查，在筒体侧采用E扫查。
5.4.3管座角焊缝检测方法选择应由合同双方商定，并应考虑主要检测对象和几何条件的限制。

图1：薄壁对接焊缝

注：对接焊缝应当从焊缝两侧进行检测，在允许的情况下，应在焊缝表面检测。对于薄壁的部分，如果探头的参数能满足整个检测截面，单独的探头基准距对于线性扫描也是可行的。

图2厚壁对接焊缝

.注：对接焊缝应当从焊缝两侧进行检测，在允许的情况下，应在焊缝表面检测。对于厚壁的部分，线性扫描，为了保证检测截面100%扫查，则需在焊缝双面进行检测，或采用多个探头基准距和多个聚焦法则。

图3：角部焊缝

注：角部的焊缝的处理应当结合斜声束和直声束。首选的斜声束探头位置应当在焊缝表面。对于双V型焊缝，在允许的情况下，斜声束检测应当从两面进行。在多数情况下，直声束检查过的表面不需要斜声束做进一步检查。

图4：T型焊缝

注：T型焊缝的检验与对接焊缝相似。对于薄壁部分，用一个基准距的位置是可能完全覆盖整个检测截面，或者E扫查或者S扫查。在允许的情况下，应从腹板的两面进行检测。

图5：T型焊缝

注：可以替代图4中描述的技术。对于T型焊缝采用折射横波，从翼板表面进行的S扫描或者E扫描。对于厚壁部分不止用到一个基准距位置。在允许的情况下，应当翼板两侧进行检测。这种扫查方式没有图4方式效果好。

图6：T型焊缝

注：首选的对T型焊缝检测的技术是从翼板进行检测。沿着焊缝方向，0°E扫描和一定倾角纵波检测是最好的检测方式。在允许的情况下，应增加横波斜入射检测。

5.5扫描可以采用手动探头模式、自动模式或者半自动模式。
5.5.1手动扫描基本的扫描模式是一种锯齿形的移动，声束必须垂直于焊缝轴线。探头前进和后退的距离根据扫描示意图来确定，以确保能覆盖整个检测范围。每次横向运动距离不能超过晶片横向尺寸一半。探头移动速度受系统刷新能力的限制。
5.5.2自动或半自动扫描时，探头需带位置编码器，仪器应能通过编码器采集探头移动的信息。编码器精度应能达到整个扫描长度的1%且不应超过 10mm。检测系统应采用导向机构，确保探头在离焊缝中心线的固定距离上移动。采样增量不应大于2mm，如果缺陷的长度对于验收标准来说比较关键的话，采样增量需要减小。
5.6编码扫描技术可以分段扫查扫描，为避免漏检分段扫查各段覆盖率应不小于40mm。并且重叠部分的相关起始点的编码位置应一致。
5.7 探头的移动速度
当采用一个聚焦法则时，检测纵焊缝探头的扫查速度不应超过150mm/s，检测环焊缝探头的扫查速度不应超过75mm/s。
5.8 S扫查， TCG校准信号幅度应为满屏80%。
5.9工件的表面耦合损失和材质衰减应与试块相同，否则应按进行传输损失补偿。在一跨距声程内最大传输损失差小于或等于2dB时可不进行补偿。

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