基于柔性相控阵的插入式管座角焊缝CIVA仿真

针对插入式管座角焊缝特殊的结构特征,提出了柔性相控阵置于管子内壁进行检测的新方法,建立了柔性相控阵水钢界面波束聚焦模型。利用CIVA软件仿真设计了插入式管座角焊缝专用柔性相控阵探头参数,包括声场仿真和缺陷响应。最后,根据设计的相控阵参数研制了探头,对自行开发的插入式管座角焊缝试样进行了检测试验。结果表明,该技术可以有效地检测出插入式管座角焊缝中的裂纹、夹渣、气孔等常见缺陷,大大提高了检测效率,有望实现工程应用。     

曲面工件柔性线阵聚焦和仿真方法

铸锻焊变曲率工件在相控阵检测时,传统相控阵探头难以紧密贴合,需要制备多种型廓楔块来保证耦合质量,检测方法复杂、低效且成本较高。采用柔性相控阵检测技术可以较好解决上述问题,但还需要解决柔性相控阵聚焦法则和微小缺陷的检测能力评价等关键技术。首先,根据相控阵声学原理,提出柔性相控阵换能器的延迟聚焦法则;然后,采用有限元方法建立声场传播模型,验证延迟聚焦法则的正确性;最后,对带有预埋缺陷的曲面工件进行仿真试验。结果表明,柔性相控阵技术能够对曲面工件内部微小缺陷进行高效率、高精度无损检测。     

管状设备超声相控阵内检测技术的CIVA仿真比对

对管子-管板角焊缝、管座角焊缝、储气井等管状设备实施检测时,由于其结构和焊接特点,往往需要将探头伸入到管子内壁进行检测才能得到较高的缺陷检出率。提出了用超声相控阵检测技术来实现管状设备的内检测,介绍了平面和凸面相控阵的声场模型,利用CIVA仿真比较了一维线阵、凸面阵、柔性相控阵等几种检测方法的特点和适用范围,从而为相控阵技术在管状设备内检测中的推广应用提供参考。     

核电站压力容器接管安全端同种钢焊缝的相控阵超声检测

反应堆压力容器接管安全端与主管道对接接头属奥氏体不锈钢同种钢焊缝,受晶粒粗大等因素的影响,其常规超声检测的难度较大。结合焊接结构特点以及相控阵超声检测技术的优势,提出了一种接管安全端同种钢焊缝相控阵超声检测技术方案,阐述了相控阵探头参数设计方法,并根据确定的参数进行声场模拟和实测验证;使用参考试块、相控阵探头与常规探头进行了对比试验。试验结果表明,设计的相控阵检测技术方案可以有效地对接管安全端同种焊缝进行检测,定量能力高于常规超声检测技术的定量能力,并能有效减少探头数量和检测时间。     

基于曲晶片相控阵超声的细长轴类锻件检测仿真与试验

细长轴类锻件的缺陷方向通常与轴线平行,因此一般超声检测采用纵波直探头在锻件圆周面上进行扫查。由于细长轴类锻件的直径较小,其圆柱曲界面与探头很难实现完全接触而使得耦合层厚度不均,进而导致超声波透射系数减小以及检测灵敏度下降。为实现对细长轴类锻件缺陷的有效检测,从理论上分析了圆柱曲晶片及曲晶片相控阵的检测原理,提出了曲晶片超声相控阵聚焦技术。通过仿真软件CIVA对常规探头、曲晶片探头以及曲晶片相控阵探头形成的声场聚焦分布规律进行研究,设计加工了曲面对比试块和带人工缺陷的细长轴类小型锻件,开展了平面晶片和曲面晶片的相控阵探头超声检测试验,验证了提出的曲晶片超声相控阵聚焦方法的可行性与合理性,结果表明该方法的检测灵敏度和定位定量精度均优于常规直探头和平晶片相控阵探头的。     

常规TOFD探头和相控阵TOFD探头对人工反射体检测效果的比较

采用全自动相控阵超声波检测系统和常规多探头超声波检测系统,对全自动超声波试块进行检测,以比较相控阵TOFD探头和常规TOFD探头对人工反射体的检测效果。通过分析试块上TOFD尖角槽、横向槽及通槽的TOFD图像,表明多探头超声波检测系统采用常规TOFD探头的检测结果比全自动相控阵超声波检测系统采用相控阵TOFD探头的检测结果有强大优势,提出全自动相控阵超声波检测系统与常规TOFD探头组合配置是最佳方式。     

300mm厚钛板的环阵相控阵检测

环阵相控阵探头因为其结构特点,在轴向上有非常好的聚焦性能,因此常用于大厚壁工件的超声检测。通过仿真设计定制了一款特殊的环阵相控阵探头,并提出了一种结合动态深度聚焦技术(DDF)的300mm厚钛板的分区检测方案以提升检测效果和提高检测效率。在用其对300mm厚钛板底面0.8mm的平底孔缺陷进行检测后得到了非常高的信噪比,验证了该方案的可行性。     

核电枞树型汽轮机叶片根部的超声相控阵检测技术

建立了一套针对核电枞树型汽轮机叶片根部的超声相控阵检测技术。通过对叶片的受力分析,了解叶片应力分布,关注缺陷最易产生的部位;通过声场仿真量化相控阵探头各参数与探头激发声场间的关系,设计叶片检测专用的相控阵探头;再结合现场检测条件,针对不同检测部位设计相应的扫查方式,实现超声波对第一齿的全覆盖扫查;在模拟试块上进行检测试验,验证检测工艺的有效性。将检测技术应用于工程实际,证明了该技术的可靠性。     

水-钢界面凸面相控阵声场仿真

采用凸面超声相控阵探头对管状设备进行内检测,针对水-钢二层介质的结构特征,理论分析了相控阵声场的聚焦性能。根据近场球面波束形成模型,按声束路径求得的延时时间作为各阵元的提前激发时间,设计了水-钢二层介质相控阵聚焦法则。利用CIVA软件对相控阵声场进行建模仿真研究,确定了阵元数目、阵元尺寸、超声波频率等相控阵探头参数。最后,根据优化后的相控阵参数研制了512大阵元数双层结构的圆环形探头,再通过带有人工缺陷的管状模拟试样进行检测试验。结果表明:提出的方法对腐蚀、气孔缺陷具有更好的检测灵敏度和效率,能够实现管状设备的腐蚀和埋藏缺陷的内检测。     

快速线性阵列超声波相控阵自动检测

基于超声波聚焦原理,提出借助声透镜实现线阵相控阵探头的二维聚焦的方法。通过声场模拟对比了普通线阵相控阵和改进型相控阵的声场分布;通过试验得到了上述两种手段对同一铜钢堆焊结构的C扫描检测图像,并将检测结果与常规单晶片点聚焦探头的检测结果进行了对比。理论分析和试验结果均显示,改进后的相控阵系统能够有效地使线性阵相控阵探头实现二维聚焦,其C扫描结果与常规单晶片探头的检测结果吻合良好;在保证检测准确性和可靠性的前提下,扫描效率也得到了显著的提升。     

核电厂厚壁高密度聚乙烯管道热熔接头的相控阵超声检测

分析了核电厂厚壁高密度聚乙烯管道热熔接头体积检查的主要难点.基于对高密度聚乙烯材料的声学性能和相控阵超声声场的建模分析,定制了自聚焦相控阵超声探头和特殊结构相控阵水楔块,有效解决了壁厚大于90 mm的高密度聚乙烯热熔接头的超声检测问题.通过对国内某核电站厂用水系统32英寸高密度聚乙烯管道的现场检测,验证了该检测技术的有...     

一种双晶线阵相控阵探头的设计开发

根据常规单晶相控阵探头在应用中面临的一些局限性需求,通过需求分析、方案建立、数值模拟,并结合多年的超声检测探头开发经验,SIUI设计开发出一种国产的双晶线阵相控阵探头,经过测试,探头的性能指标达到先进水平。通过配合国产相控阵检测系统以及专用应用软件进行实际应用,探头在检测中获得了优秀的成像效果,可以替代国外同类型产品,并更好地满足国内需求。     

管道环缝相控阵超声探伤技术的应用——国外超声检测动态

介绍20世纪末国外相控阵超声探伤瓣技术在管道环焊缝检测上的成功应用。通过多压电元件相控阵探头纵向电子扫描和对管子的周向机械扫查，可对管道环焊缝作快速检验，为保证相控阵探头在主要性上等效于普通斜探头，用聚苯乙烯作楔块材料，用高分子聚合物作换能器材料，并用曲面声透镜改善探头在管子轴向和周向的声束特性。     

超声相控阵探头的形式以及专用相控阵探头的开发应用案例

针对超声相控阵探头的几种常见形式,根据阵列不同的排列方式和用途,分别介绍了各种探头的特点与适用范围;简要介绍了国内外相控阵探头的研发应用情况;对于复杂特殊结构件的检测,引入了新型专用相控阵探头的理念,并详细阐述了2个专用相控阵探头开发应用的典型案例,包括开发总体思路以及设计流程、检测试验等,为相控阵技术的推广应用起到借鉴作用。     

奥氏体焊缝的两种超声检测方法对比

结合工程应用数据,对全聚焦相控阵超声和双晶聚焦纵波斜探头超声两种技术的粗晶焊缝质量检测结果进行了对比分析,得到两种技术的信噪比数据、缺陷检出能力数据以及扫查覆盖能力的评价结果,指出了全聚焦相控阵检测技术具有覆盖范围大的特性,可减少扫查次数,提高检测速度,降低缺陷漏检的概率。     

铆钉连接件细节应力分析及疲劳裂纹形成寿命预估

实现在役直升机桨毂阻尼器螺栓的原位检测能够降低维护成本,但在螺栓−机油润滑剂−紧固件的装配结构中,润滑剂引起的声阻抗差异可能引起螺栓表面缺陷的漏检和误判。为实现对在役直升机桨毂阻尼器螺栓裂纹的检测,采用超声相控阵探头分别对螺栓“R”型倒角的裂纹与螺杆表面的裂纹进行检测。同时为了验证润滑剂对裂纹检测的影响,利用超声相控阵探头对润滑剂耦合的装配螺栓进行检测,并与暴露在空气中的螺栓检测结果进行对比。结果表明：在2种耦合状态下,超声相控阵扇扫都可有效检出螺栓“R”型倒角与螺杆表面刻深0.1 mm以上当量的缺陷;螺栓表面涂有润滑剂时,缺陷回波幅值与无润滑剂时相差1%~6%,两者回波幅值之差在1 dB左右。因此,为降低润滑剂对刻深0.1 mm当量的桨毂阻尼器螺栓表面裂纹检测的不利影响,可以在参数设置中增加1 dB增益进行检测。     

不锈钢管环焊缝的相控阵超声爬波检测

针对传统的相控阵检测工艺无法满足焊缝区域检测需求的问题,首先对爬波检测技术原理进行了研究,基于相控阵超声检测技术,对比了不同类型的相控阵双晶探头激发爬波时的检测效果,分析了相控阵探头晶片参数对爬波检测的影响。希望通过相控阵超声检测技术激发爬波,从而有效解决不锈钢管环焊缝检测中的问题。     

汽轮机T型叶根的超声相控阵检测

针对火力发电厂汽轮机组上T型叶根的无损检测,通过对比常规超声检测方法的局限性,结合超声相控阵检测理论,定制了专用微型线阵相控阵探头,提出了一种采用超声相控阵技术进行T型叶根裂纹检测的方法,并在新疆某电厂汽轮机组大修现场进行了实际应用。说明超声相控阵检测技术用于汽轮机T型叶根裂纹检测具有实用性、可行性和准确性。     

核电混凝土相控阵超声检测的数值模拟分析

基于核电混凝土预设缺陷的相控阵超声检测试验,采用COMSOL软件进行模拟分析和模型的可靠性验证。采用验证后的模拟方法来研究不同相控阵阵列偏转角度和聚焦距离对超声检测的影响。结果表明,相控阵超声检测是一种有效的无损检测方法,COMSOL多物理场模拟软件能够正确模拟声束在缺陷混凝土中的传播规律;相控阵阵列采用不同的声束偏转角度和聚焦距离对检测结果有一定影响。该结论为混凝土检测用相控阵超声探头的工程设计提供了一定参考。     

超声相控阵对小径管焊缝检测研究

针对常规超声检测小径管焊缝存在的检测效率低、灵活性差、人为因素影响大等问题,通过专用探头及扫查器,利用超声相控阵检测技术对小径管焊缝进行了检测研究。结果表明,小径管相控阵检测装置操作简便、灵活,小径管相控阵检测能够比较直观的显示缺陷的特性,为缺陷的定性提供了一定的依据。同时,对焊缝根部及近表面缺陷具有相同的检出率,消除了焊缝的不可探区。