超声相控阵检测技术及在海管环焊缝检测中的应用
超声波相控阵检测技术在特种设备焊缝检验中的应用探讨
超声波相控阵检测技术在特种设备焊缝检验中的应用探讨摘要：对于超声相控阵检测技术来说，其所具备的灵活性特征较为明显，而以往的检测方式因在此方面存在着明显的不足之处，所以已然渐渐被超声相控阵检测技术所替代。
在特种设备检验之中，若可积极运用于超声相控阵检测技术，那么则能够迅速了解到焊缝之中所产生的缺陷问题，保障最后的检验结果具备较高程度的精准性，所以十分有必要在特种设备检验之中运用于超声相控阵检测技术。
关键词：超声波相控阵检测技术；特种设备；焊缝检验引言无损检测方法是基于现代科学技术发展的检验技术方法，它在不损坏、不改变被检对象理化状态的情况下，对被检测对象的内部及表面进行高灵敏度和高可靠性的检查，以此来判定被检测对象的完整性、连续性和安全性。
超声波检测方法作为五大常规无损检测技术方法之一，是目前国内外应用最广泛、使用频率最高且发展较快的无损检测方法，与其他无损检测方法相比，超声波检测拥有较强的适用性、较好的穿透力，且设备较为便携、操作较为安全等优势。
一、超声相控阵检测技术应用优势超声相控是由多个压电晶体以一定的规律分布排列的，是超声探头晶片的组合，按照一定的顺序激发各个晶片，并有效控制发射超声束，使其能够聚集、偏转、扫描，并促进所有晶片的超声波能形成一个整体波阵面。
此外，还能够确定方向和大小、不连续的形状等，进而可以提供出比多个探头或单个探头系统更大的能力。
它在检测焊缝的过程中，会沿着焊缝长度，在处于平行的状态下进行直线扫查，还能全体积检测焊接接头。
再者，也可以从角度补偿、二次波显示两个层面开展检测，前者可以取代传统的DAC曲线方法，通过家督增益补偿对功能设置，而后者则采用二次波检测成像显示模式开展检测。
同时，在运用超声相控阵检测技术的过程中，利于达成多角度的检测目标，可提高特种设备检验的有效性以及可靠性。
而对于相关工作人员来说，也能够针对特种设备检验的具体需求来科学定制适合的探头，同时运用便携型的检测设备，对于特种设备的焊接实施扫查，如此则可获得更具精准性的数据或者是图片等，能够使得检测工作的开展更为便利。
长输管线对接环焊缝自动相控阵超声波检测技术
图 4 T O FD 图与不检波 A 扫描波形 2006 年 第 28 卷 第 5 期
( 3) T OF D 的局限性有① T OF D 有盲区, 位于 表面下几毫米处。同样, 近内壁的 T OFD 信号也不
清晰。并 且 T OF D 有过分 强调中 壁信号 的倾 向。 ② T OF D 波幅很低, 可能会被漏掉。沿缺陷方向扫 查时操作者无法判定缺陷在焊缝轴向的位置, 但用 脉冲反射检测可以得到解决。③ T OF D 通常不是 被标准核准的工艺, 所有关于合格/ 判废的判定应根 据脉冲反射数据来定, 图像分析时应将带状图、B 扫 描和 T OFD 相结合才能达到最佳效果。
是指在扫查焊缝时仅沿焊缝做直线运动, 波束 的设置是检测整个焊缝区域, 与传统的锯齿形扫查 方式不同。线形扫查是在分区扫查法基础上使用相 控阵技术或多探头技术来实现的, 它具有运动方式 简单, 适于自动化, 检测效率高的特点, 但必须保证 不漏检。相控阵技术使用的每个发射器都有特定的 角度并聚焦到焊缝的每个小区域上。在熔合线处聚 焦尺寸一般为 2 m m 或更小。由于聚焦足够小, 所 以可以有效地检测各自的区域, 并且对邻近区域反 射体上的重叠, 即当主反射体的反射波在 80% F SH ( 满屏波高) 时, 邻 近反 射体 的反 射波 位于 5% ~ 40% F SH 。并且在检测坡口角度小、使用自发自收 扫查方式时, 往往效果较差。建议使用串联扫查的 方式。使用串列法时需要两个探头一发一收, 但在 相控阵系统中, 靠一个探头就可以实现。 2. 3 衍射时差法( TOFD)
自动超声相控阵技术在海洋敷管环焊缝检测中的应用
１１ 自动超 声 相控 阵基 本原理 与 特点 ．
自动超声相控阵检测技术是建立在工程临界 分析 Ｅ Ａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＣｉ ａ Ａ ｓ ｓ ｅｔ Ｃ （ ｎｉ ｅｎ ｒｉ ｌ ｓ ｓ ｎ， ｎｉ ｔ ｅ ｍ 有人称 ｃ
同衍射 波 时差 法 Ｔ Ｆ Ｔｍ ｆ ｌ ｈ ｉｒｃ ｏ ） 数 字信 号 处理 以及 Ａ， Ｃ， Ｏ Ｄ（ ｉ ｅｏ ｉ ｔ ｆａ ｔ ｎ 、 Ｆｇ Ｄ ｉ Ｂ， Ｄ型扫 描和 成像
等技 术 结合起 来 ， 分析 了其 在 海 洋敷 管 环焊缝检 测 中的应 用效 果 ， 检 测精 度 、 测速 度 、 少 在 检 减
环境辐射 污染、 降低劳动强度等方面比其它检测方法有 着明显的优势 ， 具有 良好的发展前景。
关键词 ：环 焊缝检 测 ；相控 阵 ；动 态聚 焦 ；换 能器 ；Ｔ Ｆ Ｏ Ｄ技 术
中图分 类号 ：Ｔ １５ ２ ５ 文 献标 识码 ：Ｂ 文章 编号 ：１０ — ９ ８ ２０ ） ５ ０ ４ — ５ Ｇ １．８ ０ １ ３ ３ （０６ ０ — ００ ０
检验的要求 。换 能器 的设计基于惠更斯原理 ， 把 若干个独立 的压 电晶片按照一定的组合方式排列 成一个阵列 ， 每个 晶片都可看作是一个普通 的超 声探头（ 一个阵元 ） 当阵元 以同一频率 的信号进 ， 行激励时 ， 被激发 的阵元都可产生一个垂直晶阵 面的超声波束 。当所 有晶片被激发后 ， 通过控制 压 电晶片的激励顺序 和信号延迟 ， 达到对声束方
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第２ ９卷第 ５期
李 云龙等 ： 自动超声相控 阵技术在 海洋敷管环焊缝 检测 中的应 用
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缝分成几个垂直 的区域 ， 每个分 区的高度一般为 １ ３ ｍ， — ｍ 每个 区域 都 由一组 独立 的 晶片进行 扫 查（ 这种分区扫查称为 Ａ扫） 检测主声束的角度 ， 按主要缺陷的方 向来设定 ， 例如在 自动焊 中未熔
海底管道环焊缝PAUT+TOFD检测认证与应用
海底管道是海洋油气输送的生命线，海底管道铺设的质量对保证管道安全运行、海洋环境保护、控制运行成本具有非常重要的作用。
近年来，随着相控阵超声检测技术的快速发展，其高效、环保、准确的优势得到了充分体现，逐渐成为了海洋石油管道铺设的主要检测方法之一。
海底管道尺寸较小，管道铺设采用流水线作业，随着焊接及铺管整体效率的不断提升，检测效率及准确性的要求亦越来越高。
依据标准DNV-ST-F101—2017《海底管线系统规范》要求，海底管道铺设焊缝检测需进行检测系统认证，评估检测系统的检出率（POD）及可重复性，以确保检测系统在现场应用过程中的准确性及可靠性。
笔者制作了一系列不同类型、不同尺寸的焊接缺陷，分别进行PAUT+TOFD 检测及宏观切片测试，记录缺陷的所有数据，运用统计学分析方法评估得出30%评定阈值90%检出率95%可信度条件下的POD值为0.9 mm，以为工程应用提供技术支撑。
相控阵超声检测原理01相控阵超声检测基本原理为：使用阵列超声单元产生超声波束，通过建立聚焦法则控制每个激发阵列单元的发射和接收时间，从而产生多个超声波束，通过控制阵列的激发和接收时间，控制波束角度、聚焦深度、聚焦尺寸等参数，实现工件的快速扫描成像。
相控阵超声波束生成和偏转示意如图1所示。
图1 相控阵超声波束生成和偏转示意相控阵探头由一系列独立的晶片构成，每个晶片都有独立的接头，每个阵元能被独立激发，并且可以通过改变阵元之间的激发延时，沿着阵元排列方向对阵元进行依次激发，从而实现单个波的干涉，获得指定的声束角度和聚焦位置。
超声波衍射时差法（TOFD）检测采用一发一收两个宽带窄脉冲探头进行检测，探头相对于焊缝中心线对称布置。
发射探头产生非聚焦纵波波束并以一定角度入射到被检工件中，其中部分波束沿近表面传播被接收探头接收，部分波束经底面反射后被接收探头接收。
接收探头通过接收缺陷尖端的衍射信号并计算其时差来确定缺陷的位置和自身高度。
TOFD检测原理如图2所示。
超声波相控阵技术在管道检测中的应用研究
超声波相控阵技术在管道检测中的应用研究摘要：管道由于长时间使用常常会因为腐蚀而出现坏损现象。
因此在管道项目的开发和使用过程中，都注意加强对管道破裂损坏现象的检测，方便及时维护，以免造成意外损失。
超声波相控阵技术是目前检测管道所普遍使用的技术，因其自身拥有一系列优势而得到推广。
本文主要对超声波相控阵技术在管道检测中的实际应用进行介绍。
作为一种无损检测技术，在实际操作当中，超声波相控阵技术的可靠性和准确性已经得到了广泛肯定。
关键词：管道检测；超声波相控阵技术；应用前言随着全球经济的发展，管道项目的需求量也日益增多，管道成为了越来越重要的能源运载设备。
我国现有运输管道由于使用时间已经较长，极易因为管壁减薄而发生泄漏事故，整体的管道状况已经进入事故多发期。
管道一旦出现破裂坏损，不仅会造成十分巨大的经济损失，而且也会造成环境污染，危害生态环境。
因此做好正在使用管道的检测工作，努力防患于未然是十分必要的。
1技术理念在检测中发现：超声波相控阵法的使用特征主要集中在波束方面，包括偏转角度、点位聚焦两部分。
在图1中，左侧图为波束角度偏移示意图，右侧图为波束成像技术图。
图 1 波束角度偏移、聚焦成像示意图2在特种设备性能测定中超声2.1探头选用2.1.1晶片阵列晶片阵列含有多种类型，如图2所示。
现阶段在特种设备性能检测工作中，使用频数较高的晶片阵列类型为线性。
在必要检测时，使用的双线性类型，顺应装置的收发检测需求。
图 2 各类阵列示意图2.1.2频率频率值大小对于检测结果具有直接影响，在频率值较高时，检测结果的灵敏性、影像清晰度相对较高，更有利于检测分析。
然而，频率参数较高时，相对应的衰减性能较高，对检测形成了不利作用。
一般情况下，如果特种设备在检测时，以碳钢焊缝为检测方向，适用的检测频率区间为[2.5，5]MHz。
针对焊缝壁较为轻薄的情况，在检测时频率选择7.5MHz。
对于不锈钢材质的焊缝，在检测时探头可选频率区间为[1，2.5]MHz。
相控阵超声波检测技术在牵引电机环焊缝检测中的应用
相控阵超声波检测技术在牵引电机环焊缝检测中的应用摘要：在高速、重载铁路牵引电机环焊缝检测中，相控阵超声波检测技术在具体应用过程中能够实现较快的检测速度，并且精度比较高，不需要投入较高的成本，目前已经获得了良好的应用与推广。
关键词：相控阵；超声波检测；焊缝检测；应用1引言随着焊接技术的迅速发展，自动化焊接技术在高速、重载铁路产品中得到了广泛的应用，而焊接技术的不断进步，也需要更好的检测手段。
相控阵超声波检测技术具有检测精度高、检测成本低等优点，可用于各种管径和坡口形状的焊缝，是焊环自动检测的第一选择，对此，本文对相控阵超声波检测技术在牵引电机环焊缝检测中的应用展开探讨。
图1 牵引电机机座环焊缝2牵引电机焊缝的特点与相控阵超声检测图谱2.1气孔缺陷在焊接工作中，在金属凝固之前，熔池中的气体并没有逸出，而是有一定的存留，因此，焊缝之间就会产生一定的空洞，在一定程度上可以使焊缝断面变小，使其塑性、强度下降，导致应力集中，同时，氢气孔也会导致冷开裂。
图2 气孔相控阵超声检测图谱2.2裂纹缺陷所谓“裂缝”，就是由于金属原子间的键合发生了某种程度的断裂，导致了一种新的界面，由此形成了一种裂缝。
在工程实践中，按照裂纹产生的条件及时间，可将裂纹分为冷裂、再热裂等。
在焊接缺陷中，裂纹是最严重也是最具危害性的一种，它在一定程度上会使承载力变小，特别是在端部产生的尖角，并且会使应力高度集中，造成很大的破坏。
图3 裂纹相控阵超声检测图谱2.3未焊透缺陷未焊透是指母材金属还没有熔化，在实际应用中，焊接技术并没有到达接头根部，从而导致焊缝的机械结构强度下降，此外，在没有焊接透的缺口部位和头部部位，还会产生应力集中的现象，这就造成了工件的承受力较差，在受力变化时，会产生裂纹，这就给产品带来了一些安全隐患，极易出现安全问题。
图4 未焊透相控阵超声检测图谱2.4未熔合缺陷是指焊缝处的金属和母材，在进行焊接时，焊缝处的金属没有熔融而粘合在一起。
相控阵超声检测技术在厚壁管道对接焊缝检测中的应用
相控阵超声检测技术在厚壁管道对接焊缝检测中的应用摘要：相控阵超声技术是传统超声检测在技术上的发展，比传统超声波探伤具有更高的缺陷检出率，目前相控阵检测技术在无损检测行业中已经得到了广泛的应用。
本文主要围绕相控阵技术原理、设备的使用和调校，结合国外工程相控阵检测技术在厚壁管对接焊缝检测中的实际应用案例，对相控阵检测技术在石油化工工艺管线中的应用情况做一些说明，可以为国内相控阵检测的推广提供一些应用案例。
关键字：相控阵超声检测技术；厚壁管对接焊缝；应用实例1概述在石油化工行业中，在高温高压等工况下，厚壁管被大量的使用，且随着石油精细化加工，厚壁管的使用也越来越多。
普通的300KV的射线机最大穿透能力为48mm，γ射线源虽然穿透能力强，但其使用和运输过程中发生安全事故的可能性非常大，而且对无损检测人员的辐射损害也非常大。
在鲁迈拉油田游离水处理工程中有大量的厚壁管需要对其焊缝进行无损探伤。
规格为325*25.4mm，406*30.96,457*34.93,508*38.1这些规格的管道已经超过了300KV射线机的最大穿透能力，只能借助相控阵技术对其焊缝进行检测。
使用奥林巴斯MX2代相控阵检测设备系统，对厚壁工艺管道对接焊缝进行了检测，并取得了非常不错的效果。
因此本文将相控阵检测技术在厚壁工艺管线焊缝检测中的应用情况做一阐述。
2相控阵超声检测技术原理相控阵检测技术是传统超声检测在技术上的发展，其关键在于采用了全新的发生与接收超声波的方法，相控阵列通过电子控制发射声束的形状和波束偏转角度，使其无需移动探头就可进行电子扫查，然后通过后处理，改变超声波的聚焦尺寸和位置，通过有效的信号平均，提高了信噪比。
3设备选择与校准及相控阵TCG曲线的制作3.1设备与探头的选择相控阵系统应载有聚焦法则设定软件，能借此修正超声波束特性；设备应具有数据存储功能；相控阵系统的波幅和屏高线性应标准化，既满足E2491标准的要求，且至少一年校验一次；仪器应能在1MHz-10MHz的标称频率下发射和接受声脉冲；仪器应能以所有探头标称频率至少5倍的频率，将A扫描显示数字化，波幅数字化时，分辨力至少应为8bit(256个色阶)；相控阵设备应具有角度校准增益和时间校准增益。
相控阵超声波检测技术在焊缝检测中的应用分析
相控阵超声波检测技术在焊缝检测中的应用分析摘要：在管道环焊缝检测中，相控阵超声波检测技术具有检测精度高、检测速度快、可重复性强、缺陷检出率高、检测成本低等优点，适用于各种管径、坡口形式焊缝的检测，有效提高焊接工艺水平和焊接质量，是自动焊焊缝检测的首选技术，已得到了很好的应用和推广。
关键词：相控阵；分区扫查；带状图；体积通道；TOFD通道；耦合通道随着焊接技术的快速发展，全自动焊接工艺被越来越多的应用到了管道建设施工中，焊接水平的提高也对检测技术提出了更高的要求。
通常，焊接检测方法采用X射线检测和手动超声波检测。
这两种检测方法都有其各自的优、缺点：?譹?訛射线检测虽具有直观、对体积型缺陷敏感等优点，但射线检测成本高，速度慢，对面积型缺陷（如未熔合）不敏感，而且具有射线辐射，安全性差；?譺?訛手动超声波检测虽具有操作简便，应用灵活和对面积型缺陷敏感的忧点，但手动超声波检测结果可重复性差，对焊缝缺陷不能定性，只能作为辅助检测手段。
所以射线检测和手动超声波检测已不能满足焊接检测技术发展的需要，于是全自动相控阵超声波检测技术应运而生。
在管道环焊缝检测中，相控阵超声波检测技术具有检测精度高、检测速度快、可重复性强、缺陷检出率高、检测成本低等优点，适用于各种管径、坡口形式焊缝的检测，成为自动焊环焊缝检测的首选技术。
1相控阵系统工作原理1.1波束聚焦原理相控阵检测技术是通过软件控制晶片阵列中每个晶片时间延迟，控制脉冲发射使波束聚焦到特定的深度，并以一定的角度传播。
阵列可以产生聚焦的横波和纵波。
相控阵可以实现线性扫查、扇形扫查和动态深度聚焦等功能（如图1所示）。
1.2焊缝的分区扫查设置采用相控阵超声检测技术的关键是进行分区扫查，根据焊缝坡口形式、填充次数将焊缝分成几个垂直的区，如根部区，钝边区，热焊区，填充区。
每个分区的高度一般为1~3mm，每个区都由一组独立的晶片进行扫查（这种分区的扫查被称为Ａ扫）。
检测主声束的角度根据各分区的焊缝坡口角度进行设定。
超声波相控阵检测原理和应用
超声波相控阵检测原理和应用一、原理1.超声波的传播特性：超声波是一种机械波，其传播速度随着介质的密度和弹性变化而变化。
在介质中传播时，超声波会发生折射、反射、散射等现象，这些现象提供了成像和检测的基础。
2.相控阵技术：超声波相控阵技术是通过调节超声波发射源和接收阵列的相位差来实现波束的转向和调节。
通过调整发射机的相位差、脉冲宽度和幅度，可以实现超声波的定向发射。
同时，通过接收阵列的处理和计算，可以实现波束的转向和聚焦。
3.接收信号处理：在超声波相控阵检测中，接收到的信号将经过一系列的处理和计算。
通常会采集多个接收阵列上的信号，并进行幅度衰减、相位调整和矩阵运算等处理，最终得到目标物体的成像结果。
二、应用1.非破坏性检测：超声波相控阵检测技术可以对物体进行非破坏性的检测，无需直接接触目标物体，可以避免对物体造成损伤。
2.成像效果好：相比传统的超声波成像技术，超声波相控阵检测具有更好的分辨率和图像质量，可以更清晰地显示目标物体的特征。
3.检测范围广：超声波相控阵检测技术可以应用于各种不同材料的检测，包括金属、塑料、陶瓷等材料，适用于检测多种缺陷和异常。
基于以上原理和优点，超声波相控阵检测技术在很多领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.医学领域：超声波相控阵检测技术在医学领域中被广泛应用于人体的各种检查和诊断，如超声心动图、超声CT等。
通过超声波的成像，可以对人体内部的器官、组织和血管等进行检查和诊断，具有较高的精度和安全性。
2.材料检测：超声波相控阵检测技术可以用于各种材料的缺陷检测和质量评估，如金属的焊缝检测、陶瓷材料的裂纹检测等。
通过超声波的成像，可以对目标物体的内部结构和缺陷进行评估和分析。
3.航空航天领域：超声波相控阵检测技术可以用于航空航天领域的飞机结构检测和维护，如飞机机翼的疲劳裂纹检测、飞机结构的完整性检测等。
通过超声波的成像，可以及时发现和修复结构中的缺陷和损伤，提高飞机的安全性和可靠性。
管道焊缝的全自动相控阵超声波检测技术
管道焊缝的全自动相控阵超声波检测技术作者：闫军帅来源：《中国科技博览》2016年第28期[摘 ;要]全面阐述了管道焊缝全自动相控阵超声波检测（AUT）的工作机理，其方法主要有：分区扫查法、TOFD检测法、相控阵技术。
系统分析了检测系统与调试步骤。
利用对具体测试结果的研究得出，该方法针对海底管道、大壁厚长输管道环焊缝的检测具备一定的优点，例如检测效率高、对面积性缺陷检验率大、缺陷定位精准且显示具体等，所以其普及率高;不过对于AUT法来说，其针对手工焊打底、试块生产、手工焊焊缝等不兼容，同时具备调试过程繁琐、指导规则不完整、设备成本高等缺点。
[关键词]全自动相控阵超声波检测;管道焊缝;分区检测中图分类号：D970 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0026-011 管道焊缝超声波检测历史和现状现今，在中国市场中也出现了管道建设的大趋势，特别是海底管道、油气长输管道等项目的建设刚刚起步。
这一类管道通常承载力大，再由于自身材料强度小，存在淬硬倾向，所以对管道焊缝质量明确了极为严格的规定;并且因为建设时期的特定需求，造成现场管道焊口的检测效率一定要与上焊接速率保持一致，此在海底管道建设时最为显著。
一般最常见的射线检测技术因为流程复杂、时期长等，无法有效地降低检测时间。
对于管道焊接超声检测技术来说，其发展包括三大时期，且也涉及到三类检测方法。
其一，在二十世纪九十年代之前，重点是选用相对传统的A型显示脉冲反射超声波探伤仪，大部分计算任务均是通过人工进行操作的，DAC曲线也是经人工进行描绘的，由于其工作量大、工作周期长，存在人为影响要素，其结果稳定性低，具体缺陷检测比小。
其二，在二十世纪九十年代末期到2002年这一阶段中，则属于数字化超声波检测方法快速发展阶段，正处在一个重要位置上，与模拟检测方法相比，波形数字处理和传输真正地增强了检测效率及精确度，不过对于数字化及模拟检测方法来说，都是通过单发单收探头、A型脉冲波给予信号显示的。
管道环焊缝相控阵超声检测
管道环焊缝相控阵超声检测李衍（江苏太湖锅炉股份有限公司，无锡２１４１８７）摘要：介绍用编码的手工驱动的便携式相控阵超声检测设备，检测管道环焊缝的一整套程序，包括方法原理、系统组成、施探要领和施探效果。
相控阵法能提高检测速度、覆盖率和可靠性。
所介绍的设备意在为国内推广该项新技术提供借鉴。
关键词：超声检测；相控阵；管道环焊缝；二维矩阵探头中图分类号：ＴＧｌｌ５．２８文献标识码：Ａ文章编号：１０００－６６５６（２００８｝０８—０５２２—０４ＰｈａｓｅｄＡｒｒａｙＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎｆｏｒＰｉｐｉｎｇＧｉｒｔｈＷｅｌｄｓＬＩＹａｈ（ＪｉａｎｇｓｕＴａｉｈｕＢｏｉｌｅｒＣｏ．Ｌｔｄ．。
Ｗｕｘｉ２１４１８７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｄｅｓｃｒｉｂｅｓａｎｅｃｏｄｅｄ。
ｍａｎｕａｌｌｙ－ｄｒｉｖｅｎｐｈａｓｅｄａｒｒａｙｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｅｓｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄａｓｅｒｉｅｓｏｆｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓｆｏｒｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇｐｉｐｉｎｇｇｉｒｔｈｗｅｌｄｓＩｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ。
ｔｈｅｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｅｓｓｅｎｔｉａｌｓａｎｄｔｈｅａｔｔａｉａｎａｂｌｅｒｅｓｕｌｔｓ．ＴｈｅｐｈａｓｅｄａｒｒａｙａｐｐｒｏａｃｈｏｆｆｅｒｓｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｉｎｓｐｅｅｄＩｃｏｖｅｒａｇｅａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．ＴｈｅｉｎｔｅｎｔｉｏｎｉｓｔＯｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＣｈｉｎａ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｕ１ｔｒａｓｏｎｉｃｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ；Ｐｈａｓｅｄａｒｒａｙ；Ｐｉｐｉｎｇｇｉｒｔｈｗｅｌｄｓ；２Ｄｍａｔｒｉｘａｒｒａｙｐｒｏｂｅｓ对承压管道环焊缝通常作手工超声探伤（ＵＴ），费时费力，效率低。
管道对接焊缝相控阵超声检测
管道对接焊缝相控阵超声检测管道对接焊缝是工业生产中常用的一种连接方法，焊缝的质量直接影响着管道的使用安全和性能。
为了确保焊缝的质量，需要使用非破坏检测技术对焊缝进行评估。
相控阵超声检测是一种常用的非破坏检测技术，具有操作灵活、检测效率高、灵敏度高等优点，被广泛应用于管道对接焊缝的检测中。
相控阵超声检测是一种利用超声波对被测对象进行成像检测的方法。
通过控制多个超声换能器按照一定的时序和角度，发射并接收超声波信号，从而获取被测物体的内部结构和缺陷情况。
相控阵超声检测可以实现对焊缝的全面检测，不仅可以检测焊缝的整体结构，还可以检测焊缝中的缺陷和腐蚀等问题。
在管道对接焊缝的相控阵超声检测中，首先需要选择合适的超声波换能器。
一般选择线阵或矩阵式换能器，其具有高发射/接收灵敏度、较宽的视场角和较高的分辨率等特点，可以更精确地获取焊缝的信息。
然后，将换能器安装在管道上，通过控制超声波的发射和接收，实现对焊缝的全方位检测。
相控阵超声检测不仅可以检测焊缝的整体结构，还可以检测焊缝中的缺陷。
通过分析检测信号的反射强度、时间、声速等信息，可以判断焊缝中是否存在裂纹、夹渣等缺陷，并确定其位置、大小和形态等。
还可以对焊缝的腐蚀程度进行评估，为后续的维修和加固提供依据。
相控阵超声检测在管道对接焊缝中的应用具有一定的难度和挑战。
管道的直径和壁厚等参数对检测结果有一定影响，需要根据具体情况进行调整。
焊缝的形态和结构多样，需要选择合适的探头和检测方法来满足实际需求。
相控阵超声检测的数据处理和分析也是一个复杂的过程，需要掌握一定的专业知识和技术手段。
管道对接焊缝的相控阵超声检测是一种常用的非破坏检测方法，可以全方位地评估焊缝的质量和缺陷情况。
但在实际应用中还存在一定的难度和挑战，需要借助专业知识和技术手段来实现准确检测。
相信随着科技的不断进步和发展，相控阵超声检测在管道对接焊缝中的应用会越来越广泛。
相控阵超声检测技术在海底管线中的应用
58卷增刊1 2017年11月中国造船SHIPBUILDING OF CHINAVol.58 Special 1Nov. 2017文章编号：1000-4882 (2017) Sl-0444-05相控阵超声检测技术在海底管线中的应用陈永刚，王猛，逄培榕，何鑫(海洋石油工程股份有限公司，天津300452 )摘 要相控阵超声波检测起源于医学超声。
它是近年来发展起来的一门新的工业无损检测技术，通过改变晶片激发时间，可以使波束产生偏转和聚焦，具有线性扫查、扇形扫查、动态聚焦等独特的工作方式，其比传统超声检测具有更快的检测速度与更高的灵敏度。
论文介绍了相控阵超声检测的原理及特点，以及海底管线检测中使用的设备、校准测试方法、接受标准。
关键词：相控阵超声检测；海底管线中图分类号：T754 文献标识码：A〇引言相控阵超声检测技术的应用始于20世纪60年代，最先应用在医学领域，在工业方面的应用晚于 医学领域。
近年来，随着压电复合材料、纳秒级脉冲信号控制、数据处理分析、软件技术和计算机模 拟等多种高新技术在相控阵超声成像领域中的综合应用，使得相控阵超声检测技术得以快速发展。
相 控阵超声技术以其灵活的声束偏转及聚焦性能应用于无损检测，其中石油天然气海底管线焊缝检测就 是其实际应用中的一种。
目前，相控阵超声检测的研宄己经非常广泛，在工业的众多领域已经有所应用，已经快速发展为 无损检测领域的焦点之一。
本文对相控阵超声检测技术在海底管线的实际应用进行了介绍，首先简单 介绍了相控阵超声检测的原理及特点，然后介绍了典型的工程应用实例。
1相控阵超声检测原理及特点相控阵超声检测是基于Huygens—Fresnel原理，通过控制换能器阵列中各阵元的激励(或接收)脉冲 的时间延迟，改变由各阵元发射（或接收）声波到达（或来自）物体内某点时的相位关系，实现聚焦 点和声束方位的变化，完成声成像的技术[1]。
由于相控阵探头激发时间的延迟时间可动态改变，所以 使用相控阵超声检测探头探伤主要是利用它的声束角度可控（见图1)和可动态聚焦（见图2)两大特 点。
相控阵超声扇形扫描技术在海底管道焊缝检测中的应用
海底管线是海洋油气田内部设施连接和油气资源外输的重要设施。
海底管线处于风浪、海流、腐蚀等恶劣服役环境中，易产生各类缺陷。
近年来，自动超声波检测技术在海底管线检测中得到了广泛的应用，其高检测能力、高效、环保等优势在海底管线铺设过程中得到了充分的体现。
检测人员依据标准要求，基于扇形检测技术开发了相控阵超声扇形扫描工艺，验证了工艺的重复性和可靠性，通过评定不同阈值的POD(检出率)值，确定了最佳缺陷评定基准，实现了相控阵超声扇形扫描技术在海底管线项目中的成功应用。
01相控阵超声扫描技术特点常规全自动超声(AUT)检测技术采用分区法，将焊缝沿壁厚方向分成若干区域，如根部区、钝边区、热焊区以及填充区等，分区高度为1~3mm，每个分区设置独立的反射体，使用独立的检测波束对每分区分别进行扫描，以A扫描-双门带状图的形式显示（焊缝分区，波束配置及图像显示见图1）。
图1 带状图及AUT检测波束配置示意相控阵超声扇形扫描技术是将一对相控阵探头对称布置于焊缝两侧，每个探头可同时激发一组或多组不同角度范围的超声波束实现对焊缝检测区域的扫描，以A扫描、B扫描、C扫描及扇形扫描的方式显示；相控阵超声扇形扫描技术波束配置及图像显示如图2所示。
图2 相控阵超声扇形扫描技术波束配置及图像显示示意相比于传统分区法AUT检测技术，相控阵超声扇形扫描技术具有以下优势：① 使用一个角度范围覆盖检测区域，提供更多的检测角度；② 焊缝每侧探头发射的超声波波束覆盖整个焊缝区域，可得到更多的检测数据；③ 分区法轨道安装精度要求±1mm，扇形扫查安装精度可允许±3mm内，扫查器安装效率更高；④ 调试方法简便，调试效率高；⑤ 可使用便携检测系统，满足不同施工环境的检测需求，检测成本更低。
02相控阵超声扇形扫描工艺设计检测工艺相控阵超声扇形扫描工艺是基于相控阵检测系统，两个相控阵探头对称布置于焊缝两侧，设置一组波束覆盖焊缝内外表面及填充区域，设置第二组波束覆盖根部区域，焊缝两侧采用相同的波束设置，采用机械扫查方式，实现焊缝检测的过程。
海底管线管中管对接环焊缝的相控阵超声检测
随着相控阵理论在超声波检测领域的应用，超声相控阵检测(PAUT)技术日趋成熟，并以检测速度快、缺陷定量准确、设备使用灵活、故障率低、可交叉作业等优点而逐渐广泛应用于海底管道的焊缝检测中。
海底管道双层管为管中管的形式，两管之间采用保温材料进行填充。
在施工过程中，完成内管焊接检验后需要进行外管焊口的组对焊接，而外管的周向旋转受限，同时受到管体椭圆形状的影响，就存在影响自动超声检测(AUT)精度的风险。
那么，该如何将先进的PAUT技术更好地应用于这类海底双层管外管的检测呢？PAUT检测工艺海洋石油工程股份有限公司的技术人员结合海底管线项目双层管外管检测存在的风险，设计了可靠的PAUT检测工艺及轨道式扫查装置。
依据被检工件的材料、尺寸、批准的焊接工艺及检测区域，选择了合适的设备与探头组合，设置起始晶片和激发晶片的数量、聚焦的类型、聚焦的位置，合适的角度范围及角度步进，生成一个扇形扫描，通过选择合适的步进偏移，实现对检测区域的全覆盖。
相控阵波束覆盖示意同时，该工艺设置了一组TOFD(超声波衍射时差法)探头，用以提高焊缝内部缺陷的高度定量精度，确保该工艺在焊缝各个区域具有良好的检测能力。
由标准DNV-OS-F101-2013《海底管线系统》可知，TOFD波束覆盖示意和PAUT 检测工艺显示视图如下图所示。
TOFD波束覆盖示意PAUT检测工艺显示视图数据采集装置针对海底管线焊缝检测的特点，设计了新型轨道式扫查装置，该扫查装置可同时夹持2组探头，实现电动扫查，最大扫查速度可达100mm/s，探头偏移精度可控制在-1~1mm之内，周向扫查精度在-5~5mm之内。
验证试验焊接缺陷的制备在PAUT检测能力验证时，采用的试验管道管径为323mm，壁厚为11.1mm，在焊缝内部表面及内部不同深度处设置不同的焊接缺陷，缺陷类型包括根部未焊透､坡口未熔合､外表面开口､焊缝中心气孔､夹渣等。
试验数据分析为了验证PAUT检测工艺的缺陷检测能力及可靠性，对加工好的缺陷焊缝分别进行PAUT、AUT和RT(射线检测)，采用相同的扫查零点和扫查方向，记录每个缺陷的长度、深度和高度。
探索超声波相控阵检测技术在特种设备焊缝检验中的应用
探索超声波相控阵检测技术在特种设备焊缝检验中的应用摘要：近年来，随着无损检测技术发展和相应检测设备的研发更新，在常规无损检测方法的基础上，出现了一些新的检测技术。
如超声波相控阵检测(PAUT)、红外热成像检测、衍射时差法超声检测、声发射检测等技术。
其中超声波相控阵检测技术在焊缝检测应用中的应用日益成熟，它利用高性能的数字化仪器把特种设备焊缝检验中存在的缺陷呈图像直观地显现出来。
本文从超声波相控阵检测技术的优势出发，结合其应用原理、缺陷识别技术以及如何提高检测人才的培养、提高工作人员的安全意识等策略。
探索超声波相控阵检测特种设备焊缝检验中的应用。
关键词：超声波相控阵；特种设备；检测技术引言传统的检测技术在检测效率、缺陷检出率和检测准确性方面存在一定不足，超声波相控阵检测用于承压特种设备焊缝检验并充分发挥其优势，弥补其它检测方法的不足，在检测中可以实现焊缝全覆盖检测，有利于及时发现焊缝中存在的各种内部缺陷，对增强检验结果准确性、切实提高检测质量具有积极影响。
1超声波相控阵检测技术应用原理与优点1.1应用原理超声相控阵探头是由多个压电晶片按照一定的规律进行分布排列，相控阵设备按照预先设置好的法则，采集单元发射实际信号经相控阵单元进行阵列切换为有延时的脉冲信号，脉冲信号激励探头中晶片进行声波发射，发射后的声波干涉形成所需入射波。
入射波经反射形成反射波，经相控阵探头接收转变为回波信号，回波信号由相控阵单元按相应法则移相并合成为接收信号，由采集单元采集回相控阵设备。
通过对各个阵元的有序晶元，可得到灵活的偏转及聚焦声束，联合线性扫查、扇形扫查、动态聚焦等独特的工作方式，使其比传统的超声波检测技术的速度更快、灵活度更高。
1.2相控阵超声波检测焊缝的优点（1）可根据需要设置超声波入射角度范围，应用于常规超声波探伤难以检测的复杂结构焊缝与扫查区域受限焊缝。
（2）回波与焊缝结构图像化显示，缺陷判断更准确，减少误判率，更易区分缺陷信号与非缺陷信号。
超声相控阵技术在焊缝缺陷检测中的应用
超声相控阵技术在焊缝检测中的应用摘要：简述了超声相控检测方法诞生的背景以及相对传统超声检测方法的技术的优势，着重介绍了超声相控阵技术在对接焊缝以及T型角焊缝缺陷检测中的应用，并对超声相控阵技术应用前景进行了展望。
关键字：超声相控阵技术对接焊缝T型角焊缝缺陷检测Abstract:Outlinedtheadvantagesofultrasonicphaseddetectionmethodscomparedwithconventi11.1国。
八十年代，效率[6]。
随着检测要求的提高，传统超声检测的灵敏度也需要提高。
提高超声波检测的灵敏度，增大检测声束能量是关键。
容易想到两种方法，第一种方法就是提高探头的中心频率。
但是探头的中心频率越高，声波在介质中的衰减越严重，检测效果更不佳。
所以，探头的中心频率不能太高。
另一种方法是使用几何透镜、物理透镜，或者直接将探头表面做成具有一定曲率的凹面，以实现发射声束在检测区域内聚焦，从而减小了声束的扩散角[7]。
但是，上述方法只能够实现定点聚焦。
而在超声检测中不是检测固定区域，而是要经常调整检测区域，则需相应地调整聚焦方向和焦点位置。
若应用上述方法调焦，则需要根据检测区域的位置更换透镜或更换不同曲率的超声探头。
这样使检测变得复杂，同时也降低了检测速度。
于是，提出了超声相控阵无损检测方法[8][9][10]。
如图1所示，为超声相控阵检测几何缺陷原理示意图。
图1超声相控阵检测原理示意图1.2超声相控阵技术的优势超声相控阵技术是基于惠更斯原理。
相控阵探头是由多个晶片组成的阵列，阵列的阵元在电信号的激励下以可控的相位发射出超声波，并使超声波束在确定其1234561.3超声相控阵技术的发展超声相控阵检测技术最初源于雷达天线电磁波相控阵技术，被用于医疗领域，在上世纪六十年代初期才被引入超声自动检测领域中[15][16]。
随着计算机技术和电子技术的发展，超声相控阵检测技术应用于工业无损检测，特别是在核工业和航空领域。
相控阵技术对焊缝缺陷检测的研究及应用
相控阵技术对焊缝缺陷检测的研究及应用摘要：相控阵技术是一种多声束扫描成像检测技术，通过控制聚焦深度、偏转角度和波束宽度形成不同的虚拟探头（VPA），从而可对试件进行高速、全方位和多角度的检测，且图像化的检测结果更加直观。
相控阵超声波技术能够对一些存在自然缺陷的试块进行全覆盖检测并定量，检测结果误差能够满足规范要求，可以用于焊缝检测工作。
关键词：相控阵；检测；应用引言超声相控阵检测技术技术可以通过计算机软件对声束角度、聚集距离及焦点尺寸进行控制；能够用单个多晶片相控阵探头对同一位置的焊缝进行多角度的检测；能够检测复杂几何形状焊缝，且具有较好的机动性与灵活性；能够与机械夹具配合使用，高速、全面扫查整个试件；能够通过计算机对信号与数据进行采集处理，使超声检测结果显示更直观，此外，该技术可以对数据进行存储及转移，便于后续的离线分析。
采用超声相控阵检测技术对海上平台工艺管线焊缝进行检测，检查时间、检测成本均有显著降低，对一些接由于空间受限而导致常规超声无法完成检测的焊缝，也能够通过一次扫描进行全覆盖检测。
目前，相控阵超声波检测在奥氏体不锈钢管道环焊缝的检测工作中取得了良好的效果。
1超声相控阵检测技术概述以及基本原理1.1概述相控阵检测是一种通过对阵列传感器各独立阵元按一定的延迟法则进行激励、接收，合成特定形式声场，通过超声波数据以图像的形式显示出来的一种无损检测技术。
通过时间延迟相继激发探头中多个晶片，每个激活晶片发射的超声波束相互干涉形成新的波束，通过软件调整，新波束的角度、焦距、焦点尺寸等均可根据检测需要予以改变。
与传统TOFD、超声测厚、Ａ型脉冲回波检测等无损检测技术相比，相控阵检测技术的一个探头即具备多个性质相同的晶片，通过控制聚焦深度、偏转角度、波束宽度形成不同的虚拟探头（VPA），从而可对试件进行高速、全方位和多角度的检测，在扫查过程中可形成大量A扫和C扫数据，且通过相控阵仪器数据处理可实现以S扫的形式显示出来。
AUT长输管道环焊缝检测
AUT长输管道环焊缝检测全自动相控阵超声检测技术及在环焊缝检测中的应用导语全自动相控阵超声检测系统是在断裂力学(ECA)的基础上，采用区域划分法,将焊缝分成垂直方向上的若干个区，再由电子系统控制相控阵探头对其进行分区扫查。
检测结果以双门带状图的形式显示，在辅以TOFD(衍射时差法)和Ｂ扫描功能，对焊缝进行分析、判断。
全自动相控阵超声仪在国外已被广泛应用于管道环焊缝的检测。
关键词全自动超声波区域划分法相控阵带状显示TOFD全自动超声波在国外已被大量应用于长输管线的环焊缝检测,且越来越成为一种趋势。
与传统手动超声检测和射线检测相比，其在检测速度、缺陷定量准确性、减少环境污染、降低作业强度等方面有着明显的优越。
加拿大R/D T ech公司生产的P ipe WIZARD相控阵超声检测系统是专用于长输管线环焊缝的检测设备。
该系统由数据采集单元、脉冲发生单元、电机驱动单元、相控阵探头、工业计算机、显示器等组成。
系统在Windows NT界面下运行P ipe WIZARD操作软件，完成对焊缝的线性扫查、实时显示、结果评判。
对其基本原理，笔者根据自己在实际工作中的体会和经验在此作一简单介绍。
一基本原理1．区域划分法采用全自动超声检测的关键是“区域划分法”。
根据壁厚、坡口形式、填充次数将焊缝分成几个垂直的区。
每个分区的高度一般为1－3mm，每个区都由一组独立的晶片进行扫查（这种分区的扫查被称为Ａ扫）。
检测主声束的角度按照主要缺陷的方向来设定（在自动焊中主要是未熔合，即将波束尽量垂直于熔合线）。
Ａ扫采用聚焦声束进行扫查，焦点尺寸一般为2mm或更小。
它们可以有效的检测各自的区域，而且临近区域反射体上的重叠最小。
每个分区以焊缝中心线为界，分为上游、下游两个通道，其检测结果在带状图上以相对应的通道显示出。
图1.1为CRC坡口、壁厚为14.6mm焊缝的区域划分图。
从根部依次为：根焊区、钝边区（LCP）、热焊1区、热焊2区、热焊3区、填充1区、填区2区、填充3区。