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相控阵解决异型件的思路

时间:2020-05-11 点击次数:191

一、概述

 

相控阵检测技术是近些年比较火的一项超声波检测新技术,其原理同普通手超,是基于脉冲发射法的超声检测技术。

根据多年现场使用,个人认为优势如下(非书本中条款):

1、检测结果客观,相控阵检测结果可记录并形成相控阵图谱,数据显示为多种视图方式,包含A、B、C、S扫描等,较常规超声更容易让用户及业主接受,克服了以往用户或业主对手超检测的偏见(超声检测结果不可信,检测人员说合格就合格等),相控阵检测图谱像射线底片一样,是检测后实实在在摆在那里的客观事实,焊缝质量如何,需要评图人员像评定底片一样结合标准进行评级。所以我认为这是相控阵检测的优势,扭转了国人对超声波检测的多年误解。

 

2、检测灵敏度较高,相控阵检测与手超相比灵敏度高,手超检测一般采用一种K值探头或两种K值探头进行检测,如采用两种K值探头要求探头折射角度大于10度,其目的是为了增加不同角度声束对焊缝全体积的覆盖,从而提高缺陷检出率。相控阵检测焊缝一般采用多角度扇扫描,不仅实现了焊缝多角度的覆盖,而且对于不同走向的缺陷有较好的垂直反射(总有一条声束适合你),检出率更高。

 

3、检测效率高,相控阵检测较射线检测,效率高很多,如对中径管线进行射线检测,双壁单影需至少透照5-6次,射线机1:1休息,每次检测至少需要3分钟,如果是高空管线还需上下进行防护,一道焊口至少30分钟才能完成检测,相控阵检测完成此类管线基本5分钟左右。

4、相控阵检测结果比较炫,检测到的信号可不同视角查看焊缝的样式,有的设备还有3D合成效果。例如射线检测仅为焊缝的俯视效果,超声为探头所在位置的主视效果,TOFD为焊缝长度方向的侧视效果。多视图结果是炫丽的,可是更重要的是通过多个视图方式可以发掘更多的缺陷信息,如射线检测是无法评判焊缝深度方向的信息,TOFD非平行扫查无法判断焊缝宽度方向的信息。

 

相控阵检测劣势如下:

1、相控阵扫查架有一定长度,对扫查区宽度往往要求比较大,如涉及到检修拆保温是件头痛的事(小径管扫查器除外)。

2、耦合因素影响较大,对表面要求较高(其实声学检测都一样,耦合才是王道)。

3、手超检测是基础,往往对图谱的分析需要结合A超看,所以相控阵的学习建议有手超基础。

4、灵敏度过高,对于小点状显示波幅较高(此处按47013评判多有争议)。

5、对沿线扫查精度要求较高,不像TOFD检测非平行扫查路径有一定偏差对结果评判不会有太大偏差,相控阵如果沿线偏差较大对于根部结构信号和缺陷信号分析困难。

 

二、编语

相控阵的优势还有很多,编者使用相控阵的检测对象比较局限,多做一些特种设备方面的检测,对于航空航天、核电等领域未接触,所以太多的优势没有挖掘出来。劣势我认为通过扫查工装的改进以及人员培训力度的加大会克服总总劣势,相控阵特种设备行业标准出台后,相信会得到更广泛的应用以及重视。目前编者多采用相控阵检测对接焊缝,突出其效率、环保、可记录的优势。但我认为相控阵检测对接焊缝是一项优势,但有点大材小用的意味。相控阵扇扫描为.探头所在截面的主视信息,而且可视化,如果工件结构导入相控阵,可以轻松判定结构信号。这也是本篇文章的意义,编者提出遇到异型工件时采用相控阵CAD导入的实现方法。

 

三、编者实验

1、实验目的:通过插入式接管相控阵检测做为一个小例子,简要说明CAD导入方法以及CAD导入效果的一个验证,该实验工件其实没有必要CAD导入(非异性结构),可通过参考线设置接管厚度,效果一样且操作简便。

2、实验准备:

设备:多浦乐phascan 32:64PR

探头:5L32探头,楔块:55度

试块:插入式接管模拟试块,试块结构如下(板厚18mm平板,接管规格为φ114*7mm):

 

 

3、工艺设置

探头配置:单探头形式;

视图方式:A、S(此处采用手动扫查未添加编码器,未设置C扫描视图)

激发晶片个数:16;

起始晶片:17;

扇扫描角度范围:40-70度;

角度步进:1度;

聚焦深度:36mm;

步进偏移:-5mm;

4、实验过程

①在CAD中对焊缝结构进行设计,采用CAD制图,关键点1:对坐标进行转化(在CAD命令栏输入UCS),调整成所需要的视图效果。关键点2:采用1:1制图(如果图形尺寸较大,在设备软件中无法准确显示)。关键点3:保存格式为dxf格式。制图效果如下:

 

 

② 在设备里将CAD制图进行导入,导入后关闭设备软件形成的坡口显示。

③ 根据检测区域的覆盖情况,调节扫描范围,并调节偏移范围,进行检测。

4、检测效果(此处为手动扫查其中一段截图)

检测结果如下,可以清晰的看到接管内壁的固有回波效果(红框为焊缝,蓝框为接管壁厚)。此处红框以及蓝框为编者画的,为了有更好的显示效果,评图软件里看原图为灰色的虚线框,如果有多浦乐的朋友读到这篇文章,可以建议开发部门提升显示效果。对图谱效果看的不清晰以及不理解结构波何来,可以向下阅读。

 

 

 

对照下图查看检测结果,结构波以及扇扫描视图,比较清晰明了。

 

 

四、总结

  实验是个很简单的小实验,意在提出解决异型件的一个思路,另外对CAD导入功能进行简要介绍。CAD导入功能对于异型件的解决很有必要,常见案例齿轮的检测,通过绘制CAD图对于齿轮的结构回波显示清晰、明显,可辅助操作者(评图者)对回波进行判断。个人认为相控阵较超声波解决异型件、疑难件有很大的优势。

 

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