使用相控阵进行超声检测的常规步骤

使用相控阵进行超声检测的常规步骤2006.5.1制作者：马克.戴维斯美国无损检测学会超声三级奥林巴斯无损检测免责条款使用这个程序之前仔细阅读下面的内容，你确信可以接受下面所有的条款和条件。

1．这个程序没有进行任何形式的授权，提供给客户的仅仅是一个最基本的原理，使用此程序的全部风险和后果由消费者和最终用户承担，奥林巴斯无损检测和戴维斯不能做出明确的和含蓄的保证，但是不包括商业上的承诺，要尊重此程序。

2．无论使用这个程序所产生的任何直接的、间接的和附带的损害结果，奥林巴斯无损检测和戴维斯不承担任何责任，包括商业利益的损失、商业中断、商业信息的丢失等等，在这个程序派生出来的其他技术，在这个协议之外或者不能使用这个程序，奥林巴斯已经考虑到这个损害的可能性。

目录1.0 目的2.0 范围3.0 参考书目4.0 超声相控阵检测设备5.0 相控阵设备的线性6.0 相控阵探头可操作确认7.0 相控阵系统校准8.0 表面处理9.0 扫查覆盖和扫查方法10.0 记录评价标准和波幅判断11.0 检测后的清理12.0 文件附录1 相控阵术语学附录2 相控阵内不可用晶片的评价指导方针附录3 超声信号的缺陷定性附录4 相控阵确定缺陷的尺寸1.0目的1.1这个程序提供了手动和带编码器的相控阵检测焊缝和母材的必要条件。

1.2这个程序也对相控阵的以下几个方面很有用1.2.1 探测1.2.2 定性1.2.3 缺陷长度1.2.4 缺陷位置：距离上表面或者下表面1.2.5 缺陷尺寸：向内表面或者外表面延伸的连接裂纹2.0 应用范围2.1 此程序可以用于一般的相控阵检测，也可以用于炭钢和不锈钢的焊缝和母材的检测2.2 这个程序可应用在0.5到1英寸的厚度上，为了和程序保持一致，有效的范围要乘以0.5到1.5倍（举个例子：最小的尺寸是0.25英寸，和最小的一样最大的尺寸是1 .5英寸）。

2.3 当需要一个标准的时候，此程序的设计论证了奥林巴斯无损检测相控阵系统Omniscan是符合美国机械工程师协会的标准。

2.4 使用Omniscan 相控阵系统做一个标准的测试演示实例。

2.5 针对产品外形和材料的特殊要求，设计一个大概的相控阵检测计划。

3.0 参考书目3.1美国机械工程师协会，锅炉和压力容器标准，第四章第五节，最近的版本和附录。

3.2 美国无损检测学会，SNT TC 1A，20013.3 戴维斯主编先进超声定缺陷尺寸手册。

3.4为了制作检测和缺陷定性的报告，要做检测计划报告。

3.5 检测计划报告是为了确定裂纹的尺寸。

4.0 超声相控阵检测设备4.1 超声相控阵设备Omniscan采用脉冲回波的方式,设备的校准和衰减控制增量是2db或者更少，Omniscan包含16或者32个独立脉冲发射和接收通道，这个系统能够产生和显示扇形扫查图像（也叫S扫查），这些图像可以存储便于以后的调用。

4.2 检测人员可以使用真实时间扇形扫查图像，在检测的过程中保证数据的真实性，扇形扫查的图像包括信号的波幅和反射体的深度信息,设计超声的折射角度，Omniscan相控阵系统拥有多种分析能力，包括A扫显示和使用标尺的软件读出，B、C和扇形扫查图像的导出对缺陷的分析非常有益。

4.3 Omniscan 相控阵系统拥有在线的聚焦法则产生软件，允许直接修改超声波束的特性。

使用便携式的电脑由以太网连接到设备，Omniscan相控阵系统需要使用一个外部的存储设备，CF卡，或者是USB存储设备。

4.4 除了数据存储，数据分析人员还可以利用PC对已经存储的数据进行分析，数据显示软件能存放在Omniscan相控阵系统中，也能用在远端的电脑上进行数据重放，参考厂商操作手册对设备进行明确的操作。

4.5 任何控制，将影响设备的线性，例如，抑制：在器械的校准、系统的校准以及检测时，小于一定数值的信号将不被采集。

4.6 在校准的过程中如果进行任何控制（例如，滤波、平均、脉冲持续时间等等），因此这些控制不能被调整，原因是这些控制影响Omniscan 系统的校准。

4.7 超声相控阵系统被校准到和第五节的一致。

4.8 焦点二，在校准和检测的过程中，耦合剂（甘油或者替代品）中的氯和硫的成分不能超过千分之一。

4.9 在校准和检测中，使用相同材料和数量的耦合剂。

4.9.1 我们所使用的扫查方法中，超声传感器的配置清单。

线性相控阵探头的配置可以从10到128个晶片。

4.10根据材料的类型和厚度，相控阵探头的频率从2M到10M。

4.11 设计相控阵楔块适应上诉的探头，名义上的折射角度在45、55、60、70，确保覆盖焊缝和热影响区。

4.12 使用相控阵编码器界面可以追踪探头的移动，校准编码器使之与相控阵设备保持一致。

5.0 相控阵设备的线性5.1 在每一系列扫查的开始和结束，要校验相控阵设备的线性，且时间不超过3个月。

5.2 相控阵设备的线性校验将记录在超声设备线性证书上（表格1）。

5.2.1 屏幕高度的线性5.2.1.1确定探头在校准试块上的位置，在这个位置能获得两个校准反射体的显示。

5.2.1.2 可选择的，一个整齐的波束探头在任何的校准区域都被使用，使信号充分的分离出来，阻止两个信号的重叠。

5.2.1.3 调整探头位置达到2：1的比率在两个指示之间，使大的波幅示数在满屏高的80%；小的示数在满屏高的40%。

5.2.1.4 不要移动探头位置；使大的指示达到满屏高的100%，记录小指示的波幅，评估的精度大约在满屏高的1%。

5.2.1.5 继续设置大的指示从满屏高的100%到20%，其增量为满屏高的10%（如果有好的控制以2db的增量也是可以接受的）；在每一个设置下，观察和记录小的指示，评估的精度大约在满屏高的1%，小示数是大示数的50%，其误差是满屏高的正负5%。

5.2.2 波幅控制的线性5.2.2.1 在校准区域上从反射体获得最大波幅以确定探头的位置。

5.2.2.2 对于最小的，波幅控制的线性将被确认，在所使用设备的增益范围的两端。

5.2.2.3 不要移动探头，设置这个指示到满屏高的必须比率，增加或者减小增益在超声设备线性清单中（表格1），这个评估信号以精度1%被记录，并且在清单中表现出来。

6.0 相控阵探头晶片可操作性确认6.1使用者无论何时怀疑晶片的可操作性问题，相控阵探头晶片的性能将被校验；检测相控阵探头，确保每一个晶片都有发射和接收超声波的能力。

6.2 要确认每一个发射、接收模组的性能和每一个通道的电缆传导。

所有相控阵探头中，孔径中有25%的缺陷晶片，此探头将被更换，在有效的校准被确认后，探头被认为是没有问题的。

6.3 附录2中提供了晶片的可操作性方针。

7.0 相控阵系统校准7.1 校准块和待测的工件具有相同表面和成分，这样的校准将被确认。

7.2 系统校准包括完整的超声检测系统，屏的校准至少在检测时的最小角度，除非还有另外的说明。

7.3 系统校准信息记录在Omniscan超声检测数据报告表中，增益可能被调整为校准参考增益，其他控制的调整将需要重新校准。

7.4 聚焦法则的确认7.4.1 特定角度入射的超声波发射和接收的时间延迟是由相控阵系统提供的聚焦法则自动计算出来的。

确认输入的信息是正确的；确认相控阵系统在正常的工作。

7.4.2 选择角度波束标尺，调整它的位置，确保可以显示45度角折射或者在扇形扫查中的最小角度的A扫信息。

7.4.3 使用4英寸半径的国际焊接学会试块，信号的波幅显示在A扫中。

注意：尽管使用其他角度的扇形扫查可能显示更高的波幅，我们仅仅使用和45度相关的A扫显示。

7.4.5利用国际焊接学会试块上的有机玻璃在A扫显示中的波幅，使用原来的波束折射角度退出位置，测量实际的传播角度，。

利用波束的退出点位置，记录下来在国际焊接学会的试块上实际的波束角度。

7.4.6 如果这个测量角度是45度加减2度，那么这个聚焦法则的参数是正确的。

7.4.7 如果这个测量角度超出了可接受的公差（45度加减2度）,所有传感器的设置参数必须被重新精确的评价, 如果这些参数是正确的, 检测材料中的横波声速，如果是正确的，对进入楔块的声速进行微小调整, 如果测量的角度太高, 楔块声速必须进行微小的增加；类似的, 如果测量角度太低, 楔块声速必须进行微小的降低，反复调整直到测量角度在公差之内。

7.5 时间基准确认7.5.1 调整角度标尺的位置，确保它能显示45度角折射的A扫显示信息。

7.5.2 放置探头能同时得到2英寸和4英寸的信号，同时在A扫上观察国际焊缝学会试块圆形反射体的信号。

7.5.3 使用A扫标尺测量2英寸和4英寸信号之间的距离，这个结果应该是2英寸正负0.1英寸。

7.5.4 如果两个信号之间的测量值太大（超过2.1英寸），在工件设置菜单中是减少横波的声速，同样的，如果两个信号之间的测量值太小（小于1.9英寸），增加声速值，重复调整直到得到满意的数值。

7.5.5 使探头停留在波峰位置，用A扫标尺测量4英寸反射体的金属声程。

7.5.6 这个数值应该在4英寸正负0.1英寸，如果这个值低于3.9英寸，增加延迟参数的数值直到测量值是正确的。

如果这个值超过4.1英寸，降低延迟参数的数值直到测量值是正确的。

聚焦法则确认的必要条件：时间基准确认和灵敏度校准是最基本的。

设备线性和超声波束传播不一定每一次都要做。

7.5.7 也可以使用其它试块进行时间基准和楔块延时校准。

7.6 灵敏度和楔块延时校准7.6.1 Omniscan要进行楔块延时和灵敏度校准。

7.6.2 在楔块延时的校准中使用不同的角度。

7.6.3 灵敏度校准就是对所使用的每一个不同的角度和声程进行增益补偿。

7.6.3.1 选择校准反射体，它一半的厚度被检测，或者是在材料区域内被检测。

7.6.3.2 使相控阵探头向后的不同角度或者是聚焦法则在校准反射体上得到最大的波幅。

7.6.3.3 使相控阵滩头向前的不同角度或者是聚焦法则在校准反射体上得到最大的波幅。

7.6.3.4 Omniscan系统计算出必需的增益，针对不同的聚焦法则自动调整出所必需的增益。

7.7在校准和检测的过程中，超声在材料中随着声程的衰减，使用时间修正增益进行校准（自动的——时间受控增益）。

7.8 针对特殊角度的电子扫查（E.Scans）也可以使用DAC进行校准，例如：45度、60度或者70度。

7.9 系统检测的校准存储在Omniscan的电子存储器，外部芯片或者数据存储设备中，这个系统校准可以使用一段时间，倘若要进行检测，首先要对系统校准进行核实。

7.10 在进行检测之前，一定要做至少一次完整的超声系统校准。

7.11 对温度的要求基本的校准块温度在25摄氏度以内，在每一次扫查中表面的温度都会发生改变。

7.12 系统校准的确认7.12.1 系统校准确认包括完整的检测系统，在合适的校准块或者模拟试块上，扫查范围和TCG校准将被核实，需要确认的校准包括以下的几种情况：7.12.1.1 进行一系列检测之前或者24小时之内。