电厂锅炉管座角焊缝相控阵超声检测
电站锅炉蛇形管高压加热器小径管对接焊缝的相控阵超声检测
随着电站建设不断向大型化和高参数方向发展，国内新建大型电站逐渐采用蛇形管式高压加热器(以下简称“高加”)来代替管板式高压加热器。
图1 蛇形管高加外观如图1所示，由于蛇形管高加对接焊缝结构复杂，蛇形管空间小，焊口数量多，所以其射线检测操作困难，检测周期长。
为此，中国特种设备检测研究院和东方电气集团东方锅炉股份有限公司的研究人员对材料为15CrMo、壁厚为3.5mm的Φ25mm管道对接焊缝进行相控阵超声检测(PAUT)工艺研究，通过仿真分析PAUT检测工艺，对缺陷响应进行工艺优化，在模拟试块上对优化后的工艺进行检测试验，以验证其对蛇形管高加小径管对接焊缝检测的可行性。
1小径管相控阵超声检测工艺分析01声场仿真图2 小径管对接焊缝坡口结构示意(T为壁厚)根据焊缝坡口等工艺参数建立的小径管仿真模型如图3所示。
对工件进行分析，设置探头频率为7.5MHz；楔块角度为60°；晶片数量为16；激发孔径为7.9mm；起始激发1个晶片；声束角度为45°~75°；探头前端距焊缝中心距离为7.5mm；声波反射4次。
图3 工件仿真模型将上述工艺参数加载至被检工件模型上，经仿真软件计算分析，该聚焦法则下的声束覆盖如图4所示，声场在工件中的分布如图5所示。
图4 声束覆盖示意图5 声场在工件中的分布示意由仿真可知，采用设定的相控阵超声检测工艺参数，使用3次波及4次波，探头中心能量的-6dB范围内声场能完全覆盖焊缝检测区域，能更有效地利用声场能量。
使用该检测工艺参数，对小径管进行缺陷响应仿真分析。
02PAUT缺陷响应仿真Φ2mm长横孔缺陷响应仿真分析在建立好的工件模型中，预制一个长为10mm，孔径为2mm的长横孔，其模型如图6所示。
图6 Φ2mm长横孔缺陷模型用上述声场仿真的检测工艺参数在该模型上进行缺陷响应仿真分析，分析结果如图7所示。
图7 Φ2mm长横孔缺陷响应仿真分析结果由仿真分析结果可知，采用三次波能有效检出Φ2mm的长横孔，在折射角为53°时，缺陷反射波幅最大，最大波幅绝对值为0.103。
电站锅炉小径管焊接接头相控阵超声检测工法
电站锅炉小径管焊接接头相控阵超声检测工法1 前言目前，火电机组安装及检修过程中，超临界及以上参数的电站锅炉小径管焊接接头一般要求进行100%无损检测。
受施工现场安全管理要求严、检测工期紧、作业空间受限等因素影响，采用传统的射线或常规超声检测方法难以满足锅炉小径管焊口100%无损检测要求。
相控阵超声具有检测速度快、检测灵敏度高、缺陷显示直观、定性定量准确、适合于复杂结构件和盲区位置检测等特点，能够很好地解决上述困难和问题。
目前，该技术在电力行业中的应用尚处于起步阶段。
针对电站承压焊口无损检测特点，积极开展相控阵超声检测技术研究。
公司成立了相控阵超声检测技术研究攻关组，成功申报山东省省级技术创新项目立项，针对相控阵超声检测专用工器具的设计、典型焊接缺陷试样制作、CIVA检测技术仿真、检测工艺的选择和优化、检测结果的验证比对等多个关键环节进行研究和攻关，总结形成了《电站锅炉小径管焊接接头相控阵超声检测工法》。
本工法中主要关键技术成果经国家一级科技情报机构查新和中电建集团公司鉴定达到“国际先进水平”。
技术创新成果获得中电建集团公司科学技术奖一等奖，中电建协QC成果一等奖。
项目研发获得发明专利一项、实用新型专利一项，另有3项申报专利已获受理。
在《无损检测》杂志上发表高水平论文一篇，总结形成的企业标准《钢制承压设备焊接接头相控阵超声检测技术》被推荐为山东省特种设备协会社团标准。
目前，本工法已经在公司巴基斯坦萨希瓦尔电厂、华电十里泉电厂等多个工程项目中成功应用，取得良好了应用效果。
2 工法特点2.1将压电复合材料技术、电子技术和计算机处理技术的前沿成果进行集成与融合，通过人工智能和计算机控制系统实现了超声波检测在系统组成、检测原理方面的改进和提升，提高了焊接接头缺陷检出能力。
2.2采用CIVA检测仿真技术验证聚焦法则参数和检测工艺参数，确保检测声束覆盖全部检测区域，提高焊接接头缺陷检出率。
采用A、B、C、D、S等多种扫描方式相结合，直观显示缺陷特征和缺陷位置，提高缺陷数据分析和性质判定的准确性。
电厂锅炉管座角焊缝的无损检测分析
Machinery & Equipmemt︱400︱2017年12期电厂锅炉管座角焊缝的无损检测分析李 泽华电电力科学研究院，浙江 杭州 310000摘要：锅炉是电厂运行过程中必不可少的设备，其质量对电厂运行情况会产生一定的影响，基于此电厂需要对锅炉各方面管控工作产生足够的重视。
本文对锅炉管座角焊缝常用的无损检测技术进行说明，之后对电厂锅炉管座角焊缝无损检测进行详细分析，以期为实际检测过程提供可供参考的建议。
关键词：电厂锅炉；管座角焊缝；无损检测；分析中图分类号：TK22 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）12-0400-011 电厂锅炉管座角焊缝常用的无损检测技术 第一，对金属磁记忆检测技术进行分析。
此种检测技术主要使用金属磁记忆仪器完成相关检测工作，此种方法具有操作简便及全面性的特点，能够对以前操作过程比较复杂及漏检的情况进行有效规避。
在实际使用过程中工作人员需要根据当前情况及规定要求对具体参数值进行明确，将各项指标同参数值进行比较，在两者存在偏差时需要尽快告知技术人员，让其采取相应措施进行解决，使锅炉可以正常运行，进而提升电厂运行效果。
第二，对磁粉探伤检测技术进行分析。
此技术在锅炉管座角焊缝无损检测工作中应用较为广泛，在检测中铁磁性材料或者工件磁化后会出现不连续的情况，此种情况导致工件表面的磁力线会发生不同程度的畸变，在一定时间后会产生漏磁场，其会对工件表面的磁粉进行吸附形成磁痕，不连续位置磁痕分布图见图1，之后工作人员便可以对锅炉是否存在故障问题进行判断。
图1 不连续位置磁痕分布图第三，对超声波探伤检测技术进行分析。
此种检测技术在焊接接头裂纹及夹渣等内部缺陷检测中比较常用，其具有内部缺陷检出率较高的优势，并且能够提供相关缺陷的信息，可以为处理措施的制定提供准确的数据支持。
2 电厂锅炉管座角焊缝无损检测分析2.1 对检测样本进行合理选择检测样本选择是否合理对检测结果准确性有一定的联系，为此工作人员需要对样本选择工作产生足够的重视。
角角焊缝的超声相控阵检测工艺探讨
角角焊缝的超声相控阵检测工艺探讨摘要：本文介绍了将超声相控阵检测成像技术在电站过热器和再热器角角焊缝检测方面的成功应用，超声相控阵检测技术与常规超声检测技术相比，在解决发电厂角角焊缝等常规方法无法检测的部件方面具有独特优势。
超声相控阵检测技术具有广泛的应用前景，具有广泛推广价值。
关键词：相控阵；超声；检测技术；角角焊缝。
1 检测方法分析1.1角角焊缝及常规检测方法联箱与管子相贯节点的相贯线是一条马鞍形状的空间曲线，相贯焊缝焊接规范要求主管与支管的管节点焊缝全周连续焊接并保持平滑过渡。
实际施工时受限，很难做到全周连续，即存在焊接不连续、焊接不饱满等施工质量缺陷。
角角焊缝的具体无损检测工艺在ASME及我国的NB/T47013中没有涉及。
目前广泛采用的是常规超声检测方法。
DL/T1105.1-2电站锅炉集箱小径管管座角焊缝无损检测技术导则的通用部分和超声检测，采用45°、60°、70°三种角度的探头对焊缝进行检测。
但该方法检测效率低下，即使是操作熟练的检测人员检测一个角角管座焊缝也需要大量时间。
1.2超声相控阵检测超声相控阵检测仪器自身具有强大的数据存储和分析能力，使得超声相控阵（PAUT）技术与常规超声技术相比具有更高的检测效率、检测灵敏度和缺陷检出率。
相控阵检测系统是高性能的数字化仪器，能够实现检测全过程信号的记录。
通过对信号进行处理，系统能生成和显示不同方向投影的高质量图像。
超声相控阵的检测操作主要通过系统安装的工艺软件完成。
这些软件中自带参数输入模块、截面图生成模块、声束覆盖模块及缺陷定位评价模块等，只要工艺软件选择正确，需要的各个工艺参数设置精确，按照拟定的检测工艺和操作步骤，检测完成后的工艺软件可进行自动评定并生成缺陷信息列表（缺陷信息包括：缺陷深度、长度、幅度等）。
结合DAC曲线功能，对缺陷进行三维视图及3D视图显示，辅助评级并自动生成检测报告。
角角管座焊缝超声相控阵横波检测的主要工艺参数（联箱壁厚Y、支管壁厚t、主管外径D、支管外径d、主支管夹角θ是不变量，主支管外壁所构成的二面角ψ和坡口角度φ是变量）必须设置精确，检测生成的缺陷数据信息才能可靠。
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
管道对接焊缝的检测是在工业生产中非常关键的环节之一。
传统的检测方法对于管道
对接焊缝的检测效果并不理想，容易产生漏检漏报的情况。
相控阵超声检测技术是一种非
常有效的管道对接焊缝检测方法。
相控阵超声检测技术是一种通过矩阵阵列传感器对被测物体进行检测的方法。
相控阵
超声检测技术能够通过调节每个传感器发射的超声波的相位和振幅，实现对被测物体不同
方向、不同角度的全方位检测。
相控阵超声检测技术具有检测速度快、灵敏度高、成像效
果好等优点，因此在管道对接焊缝的检测中得到了广泛应用。
需要准备一套相控阵超声检测系统。
该系统由一组矩阵阵列传感器、一台控制器和一
台显示器组成。
传感器可以根据具体的检测需求来选择，常用的有线阵、固化高分子阵等。
控制器负责控制传感器发射超声波的相位和振幅，显示器用于显示检测结果。
然后，需要对管道对接焊缝进行准备工作。
要清洁管道表面，确保没有杂质和腐蚀物等。
然后，需要根据具体需要选择合适的探头，将其固定在管道表面，并进行适当的校
准。
接下来，开始进行相控阵超声检测。
控制器通过调节传感器发射超声波的相位和振幅
来实现所需的检测角度和方向。
传感器发射的超声波经过管道表面的对接焊缝后，会被反
射回来并被传感器接收。
通过分析接收到的信号，可以确定管道对接焊缝的存在和位置。
将检测结果进行显示和记录。
检测结果会显示在显示器上，并可以保存下来，方便进
行后续的分析和比较。
火力发电厂锅炉管座角焊缝的无损检测
火力发电厂锅炉管座角焊缝的无损检测在火电厂锅炉接管角焊缝无损检测中，选择试样和检测方法，合理反映整个被检机组的质量状况，对于解决随机选择问题非常重要.。
提出了一种用金属磁记忆法选择管座角焊缝试样的方法，介绍了管座角焊缝表面质量和内部质量的各种无损检测方法.。
指出合理选择检测方法是保证角焊缝检测质量的重要环节.。
关键词：角焊缝；无损检测；电站锅炉；管座；无损检测熔焊管座角焊缝是火力发电厂锅炉的重要组成部分.。
对这些角焊缝进行有效的检验是质量控制的重要组成部分，对集中下水管的角焊缝应进行100%的射线或超声波检验：角焊缝和每个汽包和集管上其他管件的底部.。
这包括如何选择试样和选择无损检测方法，以最好地反映被测样品的整体质量状况.。
目前，在实际测试过程中，样本和测试方法的选择具有很大的随机性，为了改善现状，我们对样本和测试方法的选择进行了系统、全面、有针对性地研究，取得了积极、有效的结果.。
1检验样品的选择对于管座角焊缝按要求开展一定占比无损检测技术的具体情况.挑选抽样检查试品时一般是根据下列好多个要素的综合性考虑到.。
实际为：宏观经济查验的基本结果：机器设备在运作全过程中的运行情况对机器设备安全性的危害：在机器设备以前查验中数次发觉的缺点；此样板挑选方式存有的较大难题是，仅有在零件缺点发展趋势到一定水平，因此具备宏观经济特点的管座角焊缝才很有可能被选定做进一步查验.为了更好地处理这一实际难题，大家将金属材料磁记忆力检验（MMT）方式引进了管座角焊缝查验，该方式只需对零件缺点开展宏观经济特点查验，而不用对其开展进一步查验.。
当电站锅炉中很多应用的金属材料一般全是铁磁质这类原材料中有缺陷或别的缘故导致部分应力时.将造成很高的地应力能抗地应力能的危害.其内部磁畴在地磁场方向中导致畴壁的偏移，乃至造成不可逆地重新排序.造成磁延展性以相抵地应力动能的提升.进而在应力地区产生一个较差的漏磁应用MMT能够在没有加另加电磁场的状况下检测到Hp（v）.根据对收集到的数据信号开展变大、解决，能够看得出原材料中应力的部位和抗压强度.进而能够便捷的发觉有缺陷的地区.。
锅炉焊缝相控阵超声检测典型图谱识别
李 衍
（ 江苏 太湖锅 炉股份 有限公 司 ）
摘
要： 介绍按Ａ Ｍ 规范 （９ ＳＥ ０增补版） 要求，用超声相控阵技术检测锅炉焊缝时，根据相控阵扇形 （ 一）扫描 图像 结合相应 探测布 置截面 图 ，对典 型焊接缺 陷检 测 图谱进 行识别和评 定 的应 Ｓ 用案例 。所涉及 的焊接接 头为相 比于 一般ｘ 型坡 １双 面焊是有 一定检测难度 的Ｖ ２ 型坡 口单面 焊和Ｔ 型接 头组合 焊 ，焊 接 缺 陷包 括 ：焊 趾裂纹 、焊 道 下裂纹 、 内表 面开 口裂纹 、坡 口未 熔合 、根部 未焊透 、以及 密集气 孔等 。同时 ，还 比较 了相控 阵检 测 的定量 结果 与实际缺 陷 尺 寸。 目的是 依据 规 范和标 准要 求 ，为锅 炉焊缝相 控阵超 声检 测 图像识别 和结果评定提 供 借 鉴。 关键词 ： 锅炉焊 缝；超声检 测；相 控 阵；ｓ 扫描；探 测布 置；典型缺 陷图谱
相控 阵 是焊缝 超 声检 测 的高效 手段 ，能 提
供 高可 靠 的检 测结 果 。 能 用 于检 测几 何 形 状 它 较复杂 的焊 接件 、可接 近性 较超声 检测 是 用固定 的折 射角——
４ 。、 ０ ５ ６ 。和 ７ 。进 行的 ， ０ 而相控 阵超声检 测则
一
覆盖焊缝截面的 Ｓ 扫描图像 和密集气 孔的声成
像形态 。 注意 Ｓ 扫描 图像 中焊根几何信号 的识 一 别 ，其 重要性 与常规 Ａ一扫描几何信号 （ 俗称假
次波 （ ．Ｓ波 ） 出时 ，相控 阵 Ｓ ０５ 检 一扫 描的图
的识别一样 。 像 。 气 孔群 尺 寸 为 ： ． Ｏ 该 ｉ５×３ Ｉｍｍ （用 Ｄ ｘ 信号 ）
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
管道对接焊缝相控阵超声检测是一种利用超声波技术检测管道对接焊缝缺陷的方法。
它通过将超声波引入被测管道中，利用超声波在材料中的传播和反射特性，对焊缝进行检
测和评估。
这种检测方法具有非接触、高效、准确、可靠等优点，在工业检测中得到了广
泛应用。
相控阵超声检测是利用探头上排列有多个发射和接收元件的特殊超声探头，通过电子
器件对每个元件的发射和接收进行控制，从而实现对被测物体内部的全方位扫描。
相控阵
超声技术可以实现对焊缝的三维成像，能够全方位地检测焊缝的内部缺陷，如气孔、夹杂、未熔合等。
管道对接焊缝相控阵超声检测采用的主要设备包括超声探头、接收电路、信号处理系
统和显示系统等。
超声探头是整个系统的核心组成部分，它由多个发射和接收元件组成，
通过控制每个元件的工作时间和幅度，可以实现对焊缝的全方位扫描。
接收电路用于接收
探头发射的超声波信号，并将其转换为电信号，传递给信号处理系统进行处理。
信号处理
系统用于对接收到的信号进行滤波、放大、增益调节等处理，以提高检测的灵敏度和可靠性。
显示系统用于将处理后的信号转换为图像，并进行图像显示和分析，以便操作人员对
焊缝缺陷进行判断和评估。
管道对接焊缝相控阵超声检测可以有效地检测出焊缝的内部缺陷，并且可以实时显示
缺陷位置和形态，对于焊接质量的评估具有重要意义。
它可以提高焊接过程中的质量控制
水平，减少缺陷的发生和对设备和工程的损害，具有很高的应用价值。
随着相控阵超声技
术的不断发展和成熟，管道对接焊缝相控阵超声检测将在工业应用中发挥更加重要和广泛
的作用。
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。
锅炉集箱插入式管座角焊缝的超声波检测
２ 检 测 探 头及 仪 器 的 选 择
３ 检 测 结 果 分 析
由 于受 到 集 箱 结 构 影 响 ，超 声 波 检 测 只 能 在 管 座侧 以 接 管 为 检 验 面进 行 单 侧 扫 查 ，依 据 ３１ 无 缺 陷焊缝检 测特征 分析 ．
由 图 ３可见 ，由于受 焊 角尺 寸的影 响 。超 声
波 主 声 束 不 能达 到端 角 Ｂ，当探 头靠 近焊 缝 时 ， 端 角 Ｂ处 入射 声 束 与法 线 的夹 角 为 ７ 。 ６ ，根 据 端
第３ ４卷 第 ７期
齐 向前 ： 炉 集 箱 插 入 式 管 座 角 焊 缝 的 超 声 波 检测 锅
参考 文献 ：
［ ］张 彦 新 ， 晓 光 ， 晓军 ， ． 箱 管 座 角 焊 缝 超 声 波 探 １ 牛 郝 等集 伤 方 法 研 究 ［］河 北 电力 技 术 ，０ ４２ （ ）４ — ４ Ｊ． ２ ０ ，３ ６ ：１ ４ ． ［ ］蔡伟 ．插入 式 管 座角 焊 缝 超声 波 探 伤缺 陷 定 位 方法 ［］ ２ Ｊ．
的 １ Ｃ Ｍｏ ２ ｒ ｖ插接 管的全焊透 式集箱管座角焊缝试样 ，用超声波检测方法对 角焊缝 内的人工缺 陷 进行 了检 测 。分析 总结 了无缺 陷、未焊 透、坡 口未熔合等焊缝 用超声 波检 测时的 图谱特征 。现 场应 用结果表 明 ，利用该方法能够有效发现缺 陷．保证锅 炉的焊接质量及锅炉机组的安全运行 。
Ｄ ／ ２ － ２ ０ 《 道 焊 接 接 头超 声 波 检 验 技 ＬＴ ８ ０ ０ ２ 管 术 规 程 》 定 ［ ，管 壁 厚 度 为 ８ ４ｍ 规 ３ １ １ ｍ，推 荐
角焊缝相控阵超声波检测分析
角焊缝相控阵超声波检测分析摘要：本文介绍了一种利用相控阵超声波探伤和成像技术进行角焊缝检测的方法，相对于传统的超声波探伤技术，相控阵超声波探伤技术对传统探伤技术难以实现的零件如角焊缝等有独特的优势。
相控阵超声波探伤技术是一种很有前途的技术，值得大力推广。
关键词：相控阵；超声；检测技术；角焊缝。
目前，对角焊缝的检测主要是利用普通的超声波脉冲反射方法。
但是，传统的超声波法需要从多个角度、多个探针和多个方位来进行探测，探测效率低下；另外，传统的超声波检测方法不能直接检测到与探针声束不正交的面形缺陷。
相控阵超声波是利用聚焦定律对每一块芯片的时延进行控制，从而实现对它的激励与接收，很容易得到多角度的超声聚焦声束，而且在近场的聚焦效果也比常规超声要好，因此，与传统超声波相比，该方法具有更高的分辨能力、更高的探测效率和更广的声束覆盖范围等优点。
1检测方法分析1.1角焊缝及常规检测方法联箱与管子交叉结点的相交线为一条鞍形空间曲线，相贯焊规范规定，主、支管道的管结点焊缝必须在周向连续焊，并保持光滑过渡。
由于受实际工程的限制，很难实现整个周向的连续，因此，就会出现焊接不连续，焊接不完全等的问题。
对于角部焊缝， ASME和国内标准 NB/T47013均未作详细规定。
在实际应用中，常用的是传统的超声波探伤方法。
DL/T 11068.1-19 《电厂锅炉集箱小直径管道转角处无损探伤技术指南》总则及超声波探伤，采用45°，60°，70°三个不同角度的测针来检测焊缝。
但是，这种方法的检验效率很低，就算是有经验的检验人员，也要花费很长的时间来检验一根角管的焊缝。
1.2超声相控阵检测相控阵超声检测设备本身所具备的强大的数据储存和处理能力，使其在检测效率、灵敏度和检出率等方面均优于传统的超声波检测方法。
相控阵列探测系统是一种可以将探测过程中的所有信号都记录下来的高性能数字仪器。
经过处理后，可在多个方位上产生高品质的投影影像，并将其显示出来。
电站锅炉汽包管座角焊缝在超声检测中应注意的问题
电站锅炉汽包管座角焊缝在超声检测中应注意的问题摘要：本文从管座角焊缝发生裂纹对电站锅炉的安全生产造成威胁出发，对目前国内超声探伤方法进行总结分析，对焊缝极易产生的裂纹种类进行了详细的波纹分析，以及利用超声波检测技术在检测前、检测过程中、复核阶段需要注意的问题。
关键字：管座角焊缝；超声波检测；焊缝探伤；焊缝缺陷由于电站锅炉多数承压部件常年运行在高温高压的恶劣环境中，其中管座角焊缝主要呈现单侧V型，这种特殊的结构极易造成焊缝未连接完整，存在缝隙，或者焊缝中夹杂一些残渣异物，导致焊缝在高温高压的环境中，可能产生裂纹，严重时会发生断裂。
有部分裂纹是呈现在宏观表面的，可以被检查员利用一些无损探伤手段检测到，并对其进行及时修复；而大多数裂纹发生在焊缝内部，细小，不易探查，此时需要利用超声波探伤对其内部进行检测，查探是否存在焊趾裂纹或者由于未焊透而造成的裂纹[1]。
这些焊缝裂纹若未及时发现，将会对电站锅炉，甚至电厂的安全运行造成严重威胁，所以需要定时对管座角焊缝进行全面的安全检查，以防发生安全事故。
1 超声波检测在焊缝探伤中的发展现状目前超声波检测多以纵波直探头作为主探头，并以多角度的斜探头作为辅助，以达到全方位地对焊缝内部进行缺陷检测。
刘健团队介绍了管座角超声波探伤方法，以及对辅助斜探头的移动时需要注意的规则进行总结，基于惠更斯原理利用纵波检测发现裂纹、未融合部分、夹渣等缺陷，并给焊缝不同缺陷的特点和区分判断方法[2]。
张劲松团队提出锅炉座管环是电站锅炉各项部件最重要的结构之一，同样也是最容易处问题的部件，所以从管座环结构特征作为出发点进行分析，介绍了超声波探伤方法在焊缝检测方面的技术难点。
并从超声相控阵检测系统、管道焊接相控阵检测工艺、焊缝工艺参数以及扫查方法四个方面逐步介绍超声相控阵技术在电站锅炉管座环焊缝检测中的应用方式[3]。
李红祥团队则提出了一种内置旋转式超声波定量检测技术，这种技术利用水传输经过反射镜到达管子内壁，反射波远路返回被接受晶片接受。
集箱小径管管座角焊缝超声相控阵检测研究
０ 引言电站锅炉上，集箱通常与水冷壁、过热器、再热器、省煤器以及连接管道相连，起着工作介质的汇集和分配的作用[1]。
制造过程中，如果在管座角焊缝内部存在超标缺陷，在锅炉启停和运行过程中，就存在扩展并发展为疲劳裂纹的危险性。
但是针对小径管管座角焊缝的内部质量，无损检测人员缺乏有效的检测手段。
按照TSG G0001—2012《锅炉安全技术监察规程》的要求，对于接管外径>108 mm的管座角焊缝，应进行100%超声检测，接管外径<108 mm的管座角焊缝，仅进行20%的表面检测。
近年来，超声相控阵检测技术因其对于复杂结构工件的适应性强、对缺陷定位准确等优点，在工业制造领域得到了广泛应用。
但是受限于特种设备制造标准尚未发布，目前在锅炉和压力容器制造过程中，多由各制造单位基于自身的产品特点和需求，开展超声相控阵检测应用研究。
该文针对集箱小径管管座角焊缝结构特点，开发了相应的检测工艺，并应用于现场检测和制造检测中，取得了良好的检测效果。
１ 背景介绍常见的管座角焊缝有插入式和安放式2种结构，电站锅炉集箱上大量的小径管（接管外径<108 mm）管座角焊缝多采用安放式结构焊接。
当采用传统脉冲反射式超声技术进行检测时，应采用短前沿、小晶片的高频探头，在相近曲率的试块上进行校验。
同时还需要经验丰富的超声检测人员对多次反射波的信号及其变形波进行甄别，通过良好的扫查手法来确保耦合。
集箱小径管管座角焊缝超声相控阵检测研究吴志波 刘 勇 陈小明 刘思维 周振兴（东方电气集团东方锅炉股份有限公司，四川 自贡 643000）摘 要：集箱是电站锅炉的重要部件，其管座角焊缝质量关系着锅炉的正常运行。
因为传统超声检测技术的局限性，在集箱制造过程中缺乏对小径管管座角焊缝内部缺陷的检验手段。
近年来随着超声相控阵技术的发展，其在锅炉和压力容器等特种设备制造中应用愈加广泛。
该文通过对超声相控阵检测技术在集箱小径管管座角焊缝上的应用研究，为其在同类型产品上的应用提供参考与借鉴。
锅炉管座角焊缝超声检测解析
锅炉管座角焊缝超声检测解析发布时间：2022-10-08T01:35:50.858Z 来源：《工程建设标准化》2022年第11期作者：胡玉华[导读] 工业发展离不开锅炉，而锅炉一旦发生安全事故带来的损失极为重大，胡玉华深圳市正非检测科技有限公司摘要：工业发展离不开锅炉，而锅炉一旦发生安全事故带来的损失极为重大，因此保证锅炉安全运作极其重要。
锅炉的制作、安装、使用过程、维护保养都离不开无损检测，而锅炉中的管座角焊缝由于其结构的特殊性，容易出现问题，超声检测能及时有效的发现其焊缝质量问题，得到广泛的应用。
关键词：管座角焊缝，超声检测，检测技术，缺陷，一、超声检测的基本理论1.超声检测的基本原理超声检测主要是基于超声波在工件中的传播特性，如超声波在通过材料时能量会损失，在遇到声阻抗不同的两种介质分界面时会发生反射等。
其工作原理是：①声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入工件。
②超声波在工件中传播并与工件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变。
③改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理与分析。
④根据接收的超声波的特征，评估工件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。
以脉冲反射法为例：声源产生的脉冲波进入到工件中---超声波在工件中以一定方向和速度向前传播---遇到两侧声阻抗有差异的界面时部分声波被反射---检测设备接收和显示---分析声波幅度和位置等信息，评估缺陷是否存在或缺陷的大小、位置等。
两侧声阻抗有差异的界面可能是材料中某种缺陷(不连续)，如裂纹、气孔、夹渣等，也可能是工件的外表面。
声波反射的程度取决于界面两侧声阻抗差异的大小、入射角以及界面的面积等。
通过测量入射声波和接受声波之间声传播的时间，可以得知反射点距入射点的距离。
通常用来发现缺陷和对其进行评估的基本信息为：①是否存在来自缺陷的超声波信号及其幅度。
②入射声波与接收声波之间的传播时间。
③超声波通过材料以后能量的衰减[2]。
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电厂锅炉管座角焊缝相控阵超声检测
本文简要分析了电厂锅炉管座角焊缝常规超声检测技术所存在的弊端及技术疑难点，并以此为基础深入探究了相控阵超声检测技术的优势及特点。
标签：电厂锅炉；管座角焊缝；相控阵超声检测技术
1 引言
为满足电厂锅炉的安装需求，其在安装的过程中会存在一定量的管座角焊缝。
从锅炉运行的可靠性角度来看，管座角焊缝的质量会对电厂锅炉的正常运营造成一定的影响。
当管座角焊缝存在质量问题时，极易在锅炉运行的过程中出现意外事故，如锅炉爆漏事故等。
此外，管座角焊缝也是最为容易出现问题的部位之一，针对管座角焊缝而开展的设备检测及维护工作就成为了电厂日常工作的主要任务。
由此可见，加强对于管座角焊缝超声相控阵检测技术的研究，对于提高检测效果，保证电厂锅炉正常运行有着一定的现实意义。
2 管座角焊缝概述
从形式结构的角度来看，管座角焊缝的主要包括插入式结构和安放式结构两种。
前者指的是接管座插入到管道内部后焊接而形成的焊缝，后者指的是接管座放置在管道上焊接后所形成的焊缝。
从样式结构来看，管座角焊缝属于马鞍形状，且管座角焊缝距离管座台阶的距离较近，一般为大于60mm，小于90mm，特殊情况下会超过这个范围。
对于管座角焊缝的主要威胁问题在于焊接质量和裂缝情况。
3 常规超声检测技术的现状
现阶段，常规超声波检测技术是在检测管座角焊缝时最常用的检测技术。
超声波检测技术在实际应用中具有较强的实用价值，尤其是当管座角处存在面积缺陷问题时的表现效果最佳，而且该项检测技术不会受到外界环境的干扰，即便是在多种因素所组成复杂环境的背景下也可以轻易实现检测工作。
从管座角焊缝的实际情况来看，其具有复杂程度高的特点，在结构组成方面尤为明显。
正因如此，超声波检测技术容易在检测中遭受到壁厚度、管座曲线的负面影响，从而导致检测结果失衡。
此外，超声波检测在检测位置上存在一定的缺陷性，特殊情况下容易出现无法识别信号的情况。
综合来看，超声波检测技术所存在的缺陷主要包括以下几点：一是信号难以识别。
当管座角焊缝存在不同的缺陷问题时，对检测结构也会造成不同的影响，例如：当管道曲线率较高，且管壁较薄时，若探测所使用的探头K值较高，则会致使检测过程受到一定的波动干扰。
这种波动现象主要来源于管道内壁的反射波，尤其是一些结构组成较为特殊的部位所受到的影响最大。
管座角焊缝不同的接头和坡口形式会影响到波动的位置，从而致使工作人员无法正确区分干扰波与缺陷波，最终做出错误的诊断决定。
二是定位难。
导致超声波定位难的主要原因在于焊缝两侧所设置的具有对称特征的管道结构。
此
外，由于管座角焊缝接口处的焊接结构具有多样性的特点，因而导致超声波检测需要根据不同形式的焊接结构则选择不同参数，从而使用针对性较强的缺陷定位方式。
例如：超声波所发出的声波信号运动方向不是固定的，而是回随着射入点曲线率的不同而发生改变。
二次波的运行轨迹与前者运行原理相同，是根据探伤点的曲线率而发生变化，且反射波也会因为射入点的曲线率而改变。
由此可见，常规超声波探测技术在定位方面存在着较大的缺陷。
因此，在实际工作的过程中，常规超声波探测技术仅仅是判断管座角焊缝缺陷的参考和依据，多数情况下需要依靠维修人员的工作经验进行缺陷位置的判断。
三是检测范围小。
由于常规超声波检测技术的检测面特性，因而在诊断插入式管座角焊缝时，探头的可运动范围相对较小，基本无法实现对于整个检测区域的全面检测。
正因如此，在使用常规超声波检测技术时难免会出现缺陷点遗漏的现象。
4 相控阵超声检测技术
相控阵超声检测技术具有较强的自动化特点，其探头为晶片探头，探头在运行过程中全部由计算机进行控制。
当晶片接收到内部的刺激信息时，即可产生声波实现检测功能。
此外，与检测过程相关的各项因素均可以通过特定的计算机进行参数调整，如探头的角度、焦点等。
正是因为相控阵超声检测技术的可控性、灵敏度以及先进程度较高，因而其在检测效率和检测质量方面均要由于常规的超声检测技术。
4.1 CIV A程序
从超声检测技术所存在的弊端可以看出，管座角焊缝在结构方面的复杂性是影响到检测效果的主要原因之一。
而在应用相控阵超声检测技术时，检测人员可以通过对于CINA程序的应用实现对于检测过程的高度仿真模拟。
在模拟的过程当中，检测人员可以直观的看到相控阵超声检测技术的检测全过程以及检测的顺序。
这样一来，就可以有效避免出现定位难的现象，提高检测的准确性。
此外，CIV A程序的应用能够成为检测人员调整设备仪器参数的主要依据，从而提高检测过程的流畅度，保证检测的全面性。
从某种角度来看，CIV A程序属于一种辅助软件，其主要功能在于保障检测技术的可靠性，为技术应用提供一定的帮助。
4.2 扫查方法
扫查方法指的是探头的移动方向和相控阵波束方向的频率及运动方向，在检测管座角焊缝时需要结合其实际情况，合理选择扫查方法。
线性扫查方法是在应用相控阵超声检测技术时最常用的方式之一，其扫查路线为线性路线，扫查到的全部数据均需要通过同一个编码器进行数据编辑及分类。
此外，在应用相控阵超声检测技术前，还需要调整相关参数，如扫查的速度、分辨率等。
5 结语
综合来看，相控阵超声检测技术在多方面由于常规的超声检测技术，其检测结果的可靠性较高，并能通过多维方式展示检测结果，对于保障电厂锅炉的稳定
性具有直接的意义价值。
参考文献：
[1]牟彦春，金南辉，葛翔. 电站锅炉接管座角焊缝超声相控阵检测技术[J]. 无损检测，2011，33（1）：75-76.
[2]夏舞艳，贺存良. 相控阵技术在电站锅炉管座角焊缝检测中的应用[J]. 机电工程技术，2016，45（2）：81-84.
[3]丁俊勇，郝延涛，王宝臣，等. 相控阵超声波检测技术在锅炉联箱角焊缝检验中的应用研究[J]. 华东科技：学术版，2016（2）：16-18.
[4]许志升，袁焕源. 插入式管座角焊缝相控阵超声检测技术研究[J]. 吉林电力，2017，45（3）：39-41.
（作者單位：苏州湖天电气开发有限公司）。