相控陣超聲新技術(shù)在電站設(shè)備無損檢測中的實踐思路探索

1、相控陣超聲新技術(shù)在電站設(shè)備無損檢測中的實踐思路探索 超聲相控陣檢測技術(shù) 20世紀(jì) 60 年代就已經(jīng)出現(xiàn)，被應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。但是由于固體中波動傳播復(fù)雜性、系統(tǒng) 復(fù)雜性和成本費用高等因素存在，限制了超聲相控陣檢測技術(shù)在無損檢測中的運用。而電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù) 以及壓電復(fù)合材料等高新技術(shù)被廣泛綜合應(yīng)用，促進(jìn)了超聲相控陣技術(shù)發(fā)展，并且漸漸應(yīng)用到工業(yè)無損檢測 中?，F(xiàn)代技術(shù)飛速發(fā)展，帶動了很多高新技術(shù)在超聲相控陣技術(shù)中被綜合應(yīng)用，從而降低了相控陣系統(tǒng)復(fù)雜性與制 作費用 1 。而且相控陣技術(shù)具有比傳統(tǒng)超聲波檢測更加明顯的優(yōu)勢，使得超聲相控陣檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工 業(yè)無損檢測領(lǐng)域，并且日漸得到人們重視，迎來了

2、很大的發(fā)展空間。超聲相控陣檢測技術(shù)超聲相控陣檢測技術(shù)建立在惠更斯原理上，其探頭由許多個晶片組成。要應(yīng)用時，則需要按照相關(guān)規(guī)則以及時 序激活探頭中一組或全部晶片，其中相控陣儀器的控制能力與檢測需要決定著晶片激活數(shù)量。晶片被激活后， 發(fā)出的超聲波即為次波。每一個晶片的次波會彼此干涉，形成新波陣面并傳播開來，從而形成超聲波束檢測工 件。無損檢測技術(shù)無損檢測就是在不損壞被檢測設(shè)備的基礎(chǔ)上，根據(jù)物理特性將被檢對象的內(nèi)外部缺陷的位置、形狀、大小以及 擴(kuò)展趨勢的一種現(xiàn)代化檢測技術(shù)。以往，無損檢測的應(yīng)用具有宏觀不連續(xù)性，幾乎只是對使用過一段時間的結(jié) 構(gòu)件進(jìn)行檢測。而后來的事實證明，無損檢測適合應(yīng)用在材料生產(chǎn)以

3、及應(yīng)用的所有過程中，可以被廣泛推廣。 而常用的無損檢測方法存在 5 種，即為射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測、渦流檢測和超聲檢測。超聲相控陣無損檢測技術(shù)基本原理與特點相控陣超聲無損檢測與傳統(tǒng)超聲無損檢測技術(shù)不同，其基本原理為相位控制，包括發(fā)射和接收兩個部分。其中 發(fā)射部分是指可將電子技術(shù)應(yīng)用在陣元的發(fā)射相位與超聲強度的調(diào)整方面，使得聲束發(fā)生偏轉(zhuǎn)與聚焦?？筛鶕?jù) 相關(guān)要求對焦點位置與聚焦方向進(jìn)行動態(tài)自由調(diào)節(jié)，也就是將每個陣元中發(fā)射信號的相位進(jìn)行調(diào)整，使得每個 陣元在到達(dá)焦點時，其聲束相位相同，實現(xiàn)相控聚焦?；诨ヒ锥ɡ淼南嗫仃嚱邮諘r，回波到達(dá)每個陣元會存在相應(yīng)時間差，而相控陣則會按照其時間差對各個陣元

4、 接收的信號實行延時補償。然后再將聲束合成，使得待定位置上的回波信號疊加起來，達(dá)到增強的作用。至于 其他方向的回波信號會被減弱或者抵消。各個陣元的相位和幅度控制以及聲束的形成使得相控陣岀現(xiàn)聚焦和變跡等多種效果，其檢測技術(shù)最大的特點就 是聲束角度可控以及動態(tài)聚焦。超聲相控陣技術(shù)優(yōu)勢與傳統(tǒng)超聲檢測技術(shù)相比，超聲相控陣技術(shù)更具靈活性，檢測速度也較快，能夠檢測一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)件和盲區(qū)位 置的缺陷。超聲相控陣技術(shù)并不需要更換探頭，其探頭尺寸也更小，可以對聚焦長度和聚焦尺寸以及聲束方向 進(jìn)行優(yōu)化控制，其分辨力和信噪比以及缺陷檢岀率作用十分顯著。另外，超聲相控陣技術(shù)可以通過控制局部晶 片單元組合的聲場，進(jìn)行電子

5、高速掃描，同時對試件高速、多方位以及多角度檢測。超聲相控陣技術(shù)的檢測結(jié) 果非常直觀，可以實時顯示岀來。如果在掃查的過程中同時進(jìn)行分析與評判，則可以對其進(jìn)行打印以及存盤， 將檢測的結(jié)果永久保存下來。超聲相控陣檢測技術(shù)在電站設(shè)備無損檢測中的運用案例超聲相控陣檢測技術(shù)在電站設(shè)備無損檢測中被廣泛應(yīng)用，下面以電站鍋爐無損檢測新技術(shù)為例對其進(jìn)行探討。電站鍋爐是現(xiàn)代化發(fā)展過程中供電所必須的設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的日益提高，不少檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電站 鍋爐的安全運行保障中。其中無損檢測技術(shù)應(yīng)用很廣泛，新型無損檢測技術(shù)以及儀器的日漸普及成為了該技術(shù) 更加廣泛被應(yīng)用的催化劑。電站鍋爐機(jī)組系統(tǒng)比較復(fù)雜，是綜合性比較強

6、的承壓設(shè)備。而該設(shè)備存在著很多方面的限制使得系統(tǒng)無法正常 運行，比如高溫、腐蝕和高壓，讓設(shè)備狀態(tài)很不穩(wěn)定，存在著泄露或者爆炸等不安全隱患。要維持設(shè)備正常運 行，就要對該設(shè)備的各方面工作進(jìn)行對應(yīng)調(diào)整，包括設(shè)計、制造、施工、安裝和檢查等。因此可以為該設(shè)備營 造岀一個安全穩(wěn)定的允許環(huán)境，充分發(fā)揮了無損檢測技術(shù)的作用。應(yīng)用超聲相控陣檢測技術(shù)進(jìn)行檢測時，可以使得超聲波束在設(shè)備某一位置處檢測岀不同幾何形狀，還可以使得 其他相控陣探頭取代不同角度普通探頭。在早期時，由于相控陣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式比較復(fù)雜，而且使用成本高， 消耗多，限制了其在無損檢測中的應(yīng)用。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超聲相控陣檢測技術(shù)不但越發(fā)成熟，而

7、且漸 漸被廣泛應(yīng)用于工業(yè)無損檢測之中。相控陣檢測技術(shù)就經(jīng)常應(yīng)用于汽輪機(jī)葉片根部和渦輪圓盤的檢測以及火車 輪軸檢測等等。應(yīng)用于鍋爐檢測的相控陣檢測技術(shù)則比較少見，然而該技術(shù)對于電站鍋爐的主要結(jié)構(gòu)裝置卻具有重要檢測效果 根據(jù)電站鍋爐的相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)，要明確判定其內(nèi)部是否存在裂紋，應(yīng)該采用超聲波對過熱器和再熱器岀口箱等 引入管孔橋部位進(jìn)行探傷檢查。但也因為在引入之后的過熱器管和再熱器管相對比較集中，在常規(guī)超聲波檢測 方法下，很難進(jìn)行鋸齒狀移動，以致于檢測技術(shù)控制運用的效果發(fā)揮不岀來，為普通超聲波檢測操作帶來了困 難。在運用相控陣技術(shù)的過程中，結(jié)合軟件可以不斷調(diào)整換能器陣列所形成的波束角度與焦距等參數(shù)，使得不移動 探頭達(dá)到焊縫掃查要求。除此之外，還可以提高電站鍋爐集箱孔橋部位檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以確保現(xiàn)場檢測工 作得到順利有效開展。相控陣技術(shù)同樣逐漸普及到電站鍋爐厚壁焊縫檢測中。在選擇相控陣儀器與探頭時，企業(yè)會投入比較多成本 而采用相控陣設(shè)備要取代普通數(shù)字式超聲儀對電