分液罐斜錐體夾套管縱縫不銹鋼對(duì)接接頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無(wú)法采用射線檢測(cè)從內(nèi)壁和外壁進(jìn)行檢測(cè)[1]。其結(jié)構(gòu)為斜錐體夾套管縱縫，曲率一直在變化，且曲率半徑較小，常規(guī)A型脈沖反射法的檢測(cè)難度大、結(jié)果不直觀，且檢測(cè)靈敏度不理想，容易給設(shè)備埋下安全隱患。 

文章對(duì)尺寸（直徑×壁厚，下同）為?232~348 mm×8 mm，材料為S30408的縱縫進(jìn)行相控陣超聲檢測(cè)試驗(yàn)分析，首先通過(guò)仿真分析PAUT檢測(cè)工藝，再通過(guò)缺陷響應(yīng)進(jìn)行工藝優(yōu)化，最后使用優(yōu)化后的檢測(cè)工藝對(duì)模擬試件進(jìn)行檢測(cè)，以驗(yàn)證其可行性[2-4]。 

1.   聲場(chǎng)仿真分析

針對(duì)尺寸為?232~348×8 mm，材料為S30408的試件，檢測(cè)時(shí)，需將焊縫余高打磨平整。根據(jù)焊縫坡口等工藝參數(shù)建立1∶1工件模型，如圖1所示。通過(guò)仿真分析得到檢測(cè)工藝參數(shù)，如表1所示。 

圖  1  被檢工件仿真模型

將表1中工藝參數(shù)加載至被檢工件模型上，經(jīng)仿真軟件計(jì)算分析，得到該聚焦法則下的不同探頭前端距的聲束覆蓋及聲場(chǎng)在工件中的分布情況，如圖2，3所示。 

圖  2  探頭前端0 mm處的聲場(chǎng)仿真

圖  3  探頭前端6 mm處的聲場(chǎng)仿真

由圖2和圖3可知，聲束能覆蓋全部檢測(cè)區(qū)域，在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)聲場(chǎng)能量強(qiáng)且分布較均勻，初步驗(yàn)證了該檢測(cè)工藝的可行性，故將表1中參數(shù)作為初步制定的檢測(cè)工藝，在對(duì)比試塊和模擬試塊上進(jìn)行驗(yàn)證。 

2.   檢測(cè)設(shè)備及器材

試驗(yàn)設(shè)備采用HS PA20-Fe型便攜式多功能相控陣超聲檢測(cè)儀，探頭選用DMA5-3×11×2-1.4×1.2型雙晶面陣探頭[5]，楔塊選用18.9°的有機(jī)玻璃楔塊，選用拉線編碼器。檢測(cè)設(shè)備實(shí)物如圖4所示。 

圖  4  試驗(yàn)用檢測(cè)設(shè)備實(shí)物

3.   相控陣超聲檢測(cè)工藝驗(yàn)證

3.1   對(duì)比試塊工藝驗(yàn)證

參照NB/T 47013.15—2021《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)　第15部分：相控陣超聲檢測(cè)》的相關(guān)技術(shù)要求設(shè)計(jì)了專用對(duì)比試塊，分別在焊縫中心處，距上表面深度分別為2，4，6 mm的位置制作尺寸為?2×40 mm（直徑×長(zhǎng)度）的焊縫中心長(zhǎng)橫孔，制作好的專用對(duì)比試塊缺陷示意及實(shí)物如圖5所示。 

圖  5  專用對(duì)比試塊缺陷示意及實(shí)物

選用上述檢測(cè)設(shè)備及器材，按照表1的檢測(cè)工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，然后在專用對(duì)比試塊上進(jìn)行靈敏度調(diào)校，結(jié)果如圖6所示。 

圖  6  對(duì)比試塊橫孔工藝驗(yàn)證圖譜

由圖6可知，該檢測(cè)工藝參數(shù)設(shè)置下的檢測(cè)信號(hào)信噪比較高，檢測(cè)效果良好，初步驗(yàn)證了工藝的可行性。然后，在模擬試塊上進(jìn)一步進(jìn)行工藝驗(yàn)證及優(yōu)化。 

3.2   模擬試塊工藝驗(yàn)證

根據(jù)檢測(cè)對(duì)象結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)焊縫工藝，采用同種規(guī)格同種材料,以1∶1的比例進(jìn)行模擬試塊制作，缺陷參數(shù)如表2所示，專用模擬試塊缺陷位置示意及實(shí)物如圖7所示。 

圖  7  專用模擬試塊缺陷位置示意及實(shí)物

采用試驗(yàn)得到的相控陣超聲檢測(cè)工藝，在模擬試塊上進(jìn)行工藝驗(yàn)證，檢測(cè)結(jié)果如表3所示（表中SL指定量線），缺陷圖譜如圖8所示。 

圖  8  專用模擬試塊的相控陣超聲檢測(cè)缺陷圖譜

由表3和圖8可知，采用現(xiàn)有檢測(cè)工藝，缺陷均能有效檢出，且檢測(cè)效果良好，長(zhǎng)度誤差在2 mm內(nèi)，深度誤差在1 mm內(nèi)，進(jìn)一步驗(yàn)證了相控陣超聲檢測(cè)的可行性。 

3.3   射線檢測(cè)比對(duì)結(jié)果

該模擬試塊內(nèi)部未加夾套管，故可采用射線檢測(cè)對(duì)該試塊進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖9所示。 

圖  9  專用模擬試塊的射線檢測(cè)結(jié)果

由圖9可知，射線底片的缺陷顯示與預(yù)制的缺陷類型、尺寸基本一致，檢測(cè)效果良好，進(jìn)一步驗(yàn)證了相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確性和可行性。 

4.   結(jié)論

（1）相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)可檢測(cè)出分液罐斜錐體夾套管縱縫不銹鋼對(duì)接接頭模擬試塊中的預(yù)制缺陷，信噪比較高，效果良好，檢測(cè)長(zhǎng)度誤差小于2 mm，深度誤差小于1 mm。 

（2）將模擬試塊的相控陣超聲檢測(cè)結(jié)果與射線檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)相控陣超聲檢測(cè)缺陷檢出率不低于射線檢測(cè)的，但實(shí)際檢測(cè)中夾套管的存在使得射線檢測(cè)無(wú)法實(shí)施，而相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)有可行性，且檢測(cè)結(jié)果直觀可記錄。

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