相控阵超声波（PAUT）检测技术简介

1. 相控阵超声检测原理

超声相控阵是最新的超声波技术，采用该技术可以从搜索单元改变声束角度，使用更加灵活。此方法可以捕获电子数据用于存档，并利用这些数据做出关键结论，如：提供裂缝和腐蚀损害机理方面的信息。

超声波相控阵探伤仪主要包括相控阵主机和相控阵探头,相控阵探头由多晶片(如8、16、24、32、60、64或128)组成，每个晶片形成一个独立的发射/接收单元,控制各晶片的激发延迟时间，改变各个晶片发射或者接收超声波的相位关系，得到所需的声束，从而实现对超声方向和焦点深度的改变控制（如图1）。

                         图1 不同的激发方式得到不同的声束

          

与传统检测方法比较，PAUT具有以下优点：

— 可记录数据和可记录图像
— 单次扫查覆盖整个检测区域
— 更好检测形状复杂的产品
— 相对于传统横波超声检测，缺陷尺寸测量更精确

2. SGS相控阵超声检测设备介绍

SGS 无损检测实验室现有PAUT检测设备多台，配备较多的设备型号为OmniScan MX2，这款便携式、模块化的检测仪器不仅具有高采集速率，而且新添了多种强大的软件功能，因此可以更为有效地进行手动和自动检测。

图2 相控阵超声检测设备

 

2.1 扫查装置

2.1.1 径管检测 COBRA扫查架

COBRA手动扫查器与OmniScan相控阵（PA）探伤仪结合在一起使用，可以对外径范围在0.84英寸到4.5英寸的小直径管道环焊缝进行检测。

由于这款手动扫查器的外形结构细薄，因此可以对周围空间非常狭小的管道进行检测。被测管道与其周围物体，如：配管、支架或结构框架，之间的距离可以小到12毫米。这款装有弹簧的扫查器，通过使用不同数量的链部件，可以环抱在不同直径的碳钢和不锈钢管道上。扫查器的这种独特的性能可使操作人员从排管的一侧安装和操控扫查器。

图3 COBRA扫查架

 

2.1.2 CHAIN扫查架

Chain扫查架有助于手动检查外径45毫米至965毫米(1.75英寸)的管道，提供了两轴编码的可能性。因扫查架由链环而不是磁轮支撑，能够检测铁磁或非铁磁表面。链链接也有助于确保扫描仪的直线位移，消除了转向问题。当管道周围空间狭小受限时，它很有用，因为扫查架可以使用链链接围绕管道旋转。

                                                      图4 CHAIN扫查架

 

2.1.3 HSMT-Flex扫查架

HSMT-Flex™用于对4.5英寸管道上的圆周焊缝进行单轴编码检查。外型(114.3毫米)及以上。扫描仪配备了四个探针支架，但可以安装共八个探针与可选的探针支架。安装的探头可以是相控阵探头，也可以是常规UT探头，以实现有效的检测。

扫描仪的主要特点是其中心弯曲的能力。这使得扫描器可以安装在更小的管道上，并将弹簧加载臂的力带入管道的径向，从而更好地稳定楔块，从而获得数据采集。出于同样的原因，安装在扫描仪外部的可选探头支架也可以旋转。

HSMT-Flex还允许它的一个侧框架滑动。该特性允许将探头安装在扫描仪的外部。这提供了一种配置，非常适合于难以到达的地方，如管道到组件的焊接。

图5   HSMT-Flex™扫查架

3. 相控阵超声应用范围

相控阵检测广泛应用于化工，船舶，风电，石油天然气，航空等领域，涉及的产品包括碳钢焊缝、铸锻件、碳纤维复合材料等。

超声相控阵检测技术检测操作灵活方便、缺陷定位准确、检测灵敏度高、可控性好，检测结果直观，检测结果受人为因素影响小，数据便于存储，管理和调用，使得过去常规超声波检测数据无法保存重复的缺点得到改善，同时提高了缺陷的能力和评定准确性。

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