相控阵列探头的应用和标准化动向

　　相控阵列探头UT 检测技术亦称超声波成像技术，已广泛应用于医学超声成像领域，但在工业无损检测领域尚未普遍推广。随着计算机技术和围绕其二次开发技术的高速发展以及超声相控阵专用仪器的设计和制造成本的明显下降，给相控阵技术的发展创造了有利条件和无限生机，国外近几年在工业上的推广应用十分迅速，有多种工业相控阵探头已广泛用于日常无损检测中。有关推广中标准化的趋势也日趋明显，这个动向很值得我们重视。

　　1 相控阵列探头超声检测特征

　　1.1 优点

　　(1)波束方向能够自由地变动;

　　(2)聚束点也能自由地变化;

　　(3)与机械扫查相比扫查速度快;

　　(4)将探头固定的同时，波束可以单独扫查;

　　(5)容易实现成像。

　　1.2 缺点

　　(1)装置体积大;

　　(2)探头构造复杂;

　　(3)成本高于常规探伤仪;

　　(4)结果判定有时困难;

　　(5)常规探头的制造和使用已有数十年经验，

　　已有一整套标准化程序;而相控阵系统在NDT 实践方面，还需夯实基础，积累经验。

　　2 应用情况

　　2.1 应用实例分类

　　2004 年10 月在加拿大召开了第十六届世界无损检测会议，26 篇相控阵检测报告中有16 篇是关于应用实例的。其它与无损检测有关的各种学术讲演和专门杂志也介绍了相控阵列探头超声检测技术。有代表性的介绍例如美国无损检测协会的《材料评价》2005 年4 月号J.Granillo 的报告详细指出：将来的检测会包含相控阵列UT 技术。这其中介绍的有关事例、应用特点和分类结果如表1 所示。

　　英国无损检测协会的机关刊物BINDT2006 年4 月号和材料评价2007 年1 月号都出版了相控阵列UT 专辑。以下分5 方面对有代表性的应用实例加以介绍。

　　(1)以测定缺陷尺寸为目的

　　用相控阵列探头测定薄板中缺陷的高度时，由于集束效应使方位分辨率提高，由于合成型振子使时间分辨率提高，进而通过扇扫使缺陷端部成像可识别性提高。同时ASME 第Ⅳ部分附录Ⅷ规定奥氏体系不锈钢和纯铁系钢焊缝缺陷长度测定时须使用手动相控阵列UT 法。缺陷高度和倾斜度评估方法用相控阵探头端部回波法，为使试验效率化、高精度化，同时采用人工缺陷和自然缺陷。ASME 标准2235- 4 中对厚度12.7mm 以上的焊缝有自动UT 代替RT 的说明。UT 的优点是比较安全，适应性强，易自动控制，适合于维护保养中检出板厚方向的缺陷尺寸。在这个规定中，满足性能论证，UT 才有代替RT 的可能，以脉冲回波法为基础的自动探伤和TOFD 法方能认可。为此便携式和全自动相控阵列UT 设备已给出适应性测试结果的报告。同时检出结果要以断裂力学为基础判定。