相控阵超声检测国际动态

        相控阵的超声显像法,十多年前就在医疗领域使用了,据悉最近又可通过四维图像,使胎儿显像更为鲜明。所谓四维,是指将三维图像实时显示,有栩栩如生的动画效果。在工业领域的相控阵超声无损检测,几年前就能获得有足够分辨力的可判读图像,但设备价格不菲,实际应用非常有限。

       在医疗领域,检查对象是人体,大部分由水分构成的人体组织,显示图像仅由纵波传播产生,故图像再建较容易。但工业上,钢铁材料特别是焊缝检验不仅有纵波,还有横波和表面波及板波等波型产生,它们重叠显示在图像上,干扰图像识别。而且,检测对象一般多较大,操作者多进行现场检测,所以必须用便携式设备。最近,由于以计算机为中心的外围技术发展迅速,使得工业领域也能用相控阵设备进行超声检测了。

       下面就相控阵超声检测技术的应用实例及其标准,介绍有关国际动态。

1　相控阵UT在工业上的地位

1.1　相控阵UT特征

       相控阵UT主要优点:①超声波束方向可自由变换。②焦距可自由变换。③扫查速度比机械扫查快。④探头固定不动,就能使超声波束进行扫查。⑤检测结果易于成像。相控阵的缺点:①装置规模大。②探头大型。③高价。④结果判读有时较难。但这些不足,随着计算机外围技术的发展,已得到很大改善。这对相控阵UT的实用化,十分有利。

       然而,还有好多对象,实际上适合于用传统法探测。因此用什么探测方法必须根据检测对象决定。目前,适于超声相控阵检测的实例大致有以下几种:①探头不可能作机械扫查的工件或部位。②形状复杂的工件。③缺陷定量要求用图像显示时。最近,特别是对核电设备的在用检测,对大厚度加氢反应器接管焊接接头的在制检测,有将相控阵检测列为UT操作演示和认证的一项要求,足以显示其地位重要。

1.2　核电站在用检测

       最近,相控阵UT与TOFD之所以并驾齐驱于工业领域,起因于核反应堆冷却剂再循环管道的在用超声检测中遇到了新问题。具体情况如下:由于在SUS316L材料的焊缝表面产生的应力腐蚀裂纹向焊缝金属内部伸展,用常规横波斜探头的端部回波法进行裂纹测高,发现测高值偏小。为此,核电设备质量管理机构决定立项提高再循环管道缺陷超声定量精度,用实际管道上切割下来的有裂纹试样进行一系列试验。试验时,除使用横波和纵波端部回波法、爬波法及变型波法外,还采用相控阵法,结果彰显相控阵的技术优势。

       据悉,日本电建部门于2004年在修订的《核电设备超声在用检测指南》中,增补了附录《缺陷超声测深要领》,提到了在用变型波法对裂纹粗略测深后,即需采用相控阵UT使裂纹端部超声成像,而后进行定量评价,如图1所示。