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。     

宽带高灵敏度柔性相控阵探头的发展与应用

超声相控阵技术因为检测效率高和灵敏度高等优势而常应用于工程实践中,但对于一些复杂表面材料的检测,常规相控阵探头不能与材料紧密贴合而导致检测困难。介绍了一种可以通过接触法检测材料的不规则表面和倒角处的柔性相控阵探头,并对其性能进行改进,提出了一种新的柔性相控阵探头。对新旧柔性相控阵探头的性能进行比较,表明了新的柔性探头具有高灵敏度和高分辨率(可达0.1mm)。最后,列举了新柔性相控阵探头在实际工程中的应用。     

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。     

一种用于核反应堆压力容器远程水下自动超声检测的相控阵探头设计

设计开发了专用的相控阵探头,能够应用于核反应堆压力容器远程水下超声检测,解决了放射性水下环境中使用相控阵探头进行远程自动超声检测的技术难题。     

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。     

焊接接头的相控阵超声检测

相控阵超声检测技术通过控制探头中各芯片的激励和调节声束参数来进行检测,具有无需锯齿扫查,声束角度广,缺陷显示直观等特点。通过对含焊接缺陷试板的焊接接头进行相控阵超声检测,并与其他检测方法进行对比,综合分析了典型缺陷信号特性,为相控阵超声检测技术在焊接接头缺陷实际检测中的应用提供借鉴。     

超声相控阵检测硬件电路设计

相控阵超声成像检测技术在工业无损检测领域中的应用越来越广泛。其通过控制阵列探头中各个阵元激励脉冲的时间延迟,以实现聚焦点位置和声束方位的变化,从而合成相控阵波束,完成超声扫描成像。设计了超声发射接收电路,并通过超声标准试块验证单通道超声检测电路的可行性。根据设计要求,将单通道电路进行相应的扩展,可得到多通道相控阵超声检测电路并通过控制现场可编程门阵列(FPGA)实现检测。     

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。     

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。     

奥氏体不锈钢管道环焊缝的超声相控阵检测

介绍了奥氏体不锈钢管道环焊缝的超声相控阵检测技术方案,阐述了检测过程中相控阵探头的关键参数选择方法,并采用CIVA声学仿真软件对选择探头的声场分布进行模拟,最后通过对奥氏体不锈钢自然缺陷试块进行检测试验,结果表明:手动超声相控阵检测技术能够作为核电站奥氏体不锈钢管道环焊缝常规自动超声检测的有效补充。     

基于超声相控阵技术的铝合金锻件无损检测研究

针对航空航天关键件所使用的2A14-T6铝合金锻件内部可能存在的不可预知的缺陷,开展基于超声相控阵技术的检测工艺及方法研究。通过合理布置相控阵探头的位置,选用合适的相控阵探头和扫查方式,试验发现超声相控阵检测技术可以对满足Φ2 mm当量的不同类型缺陷的检出。与常规超声检测方法相比,超声相控阵技术检测铝合金锻件有着更大的技术优势和应用前景。     

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。     

球墨铸铁件的超声相控阵技术检测

介绍了超声相控阵检测技术的原理及特点,对比了超声相控阵技术检测与传统超声波检测的区别,详细叙述了超声相控阵技术检测在叶片、轮毂球铁件中的应用,并叙述了在检测过程中的注意事项。最后指出:(1)检测外形复杂、壁厚较大的大型铸件时,需要将低频与高频探头、标准楔块与特制楔块、扇扫探头与线扫探头结合使用。(2)与传统超声探伤方法相比,相控阵方法可以清晰地分辨出相邻较近的小缺陷,能更准确地测量密集缺陷区的厚度方向尺寸,有利于缺陷级别的准确评定。     

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。     

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。     

基于CIVA软件的全聚焦相控阵声场特性仿真

全聚焦相控阵是当前超声无损检测领域的研究热点,但其声场特性和检测工艺方面的研究较少。在CIVA仿真软件平台的基础上,开展了全聚焦相控阵的声场仿真计算与缺陷响应研究。采用相同激发参数和孔径的超声探头仿真常规超声声场和全聚焦相控阵声场,分析比对各自的声场特性。通过缺陷响应研究模拟全聚焦相控阵声场与横通孔之间的作用,并分析了全聚焦相控阵技术的检测能力。该研究工作有望为全聚焦相控阵探头的研发设计以及检测工艺的制定提供参考。     

基于TRL探头的双相不锈钢对接焊缝的超声相控阵检测

利用传统的超声波或射线检测方法检测双相不锈钢焊缝都有一定的局限性和不足之处。结合最新的TRL相控阵探头,并利用超声波相控阵检测方法,通过纵波一发一收的方式提高了信噪比,在演示试块及产品焊缝中证明了该方法的可行性。     

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。     

超声波相控阵斜探头检测PIE管电熔接头研究

超声波在聚乙烯中衰减系数比金属约高十倍或更多,给PE电熔接头超声波相控阵检测带来困难。介绍了超声波相控阵斜探头检测PE管电熔接头的时机、分辨能力、探头频率、试块、检测范围和耦合剂等。     

EPR核电站主管道的超声相控阵检测

EPR(European Pressurized Reactor)核电站主管道是连接压水堆核电站主回路系统的重要组成部件,采用锻造奥氏体不锈钢窄间隙焊缝连接而成,奥氏体不锈钢管具有声学各向异性、晶粒粗大以及大壁厚的特点,为了提高主管道环焊缝超声检测的可靠性和检测效率,开展了主管道环焊缝超声相控阵检测技术的研究。使用专业声学仿真软件对相控阵探头产生的声束以及声束在奥氏体钢管内的传播进行了声场的仿真模拟,设置了超声相控阵探头参数和相控阵检测工艺参数,并在带有自然缺陷的模拟体试块上进行了试验。试验结果表明,所开发的相控阵超声检测工艺可有效检出验证试块中的缺陷,且缺陷定量分析结果满足规范要求。