相控阵超声探伤

一.业务介绍

相控阵超声探伤基于超声波的传播特性和电子相控阵技术。它采用多个小尺寸的超声换能器组成阵列，通过精确控制每个换能器发射超声波的时间和相位，使超声波在被检测物体内聚焦、偏转和扫描。当超声波遇到物体内部的缺陷，如裂纹、气孔、夹渣等，部分超声波会反射回来，被换能器接收并转化为电信号。系统对这些电信号进行处理和分析，依据反射波的特征，如时间、幅度、相位等，来确定缺陷的位置、大小、形状和性质。

相控阵超声探伤能够实现对复杂形状和结构的工件进行全方位检测，具有检测速度快、分辨率高、检测角度灵活等优点。它可在不破坏被检测物体的前提下，精准地发现内部缺陷，帮助企业及时采取措施进行修复或改进，避免因缺陷导致的产品质量问题和安全事故，有效降低生产成本，提高生产效率，保障产品的质量和可靠性。

二.检测方法

1.线性扫描

相控阵探头的换能器阵列沿直线方向依次激发，使超声波在被检测物体内形成线性扫描。通过调整每个换能器的发射时间和相位，可实现对不同深度和角度的检测。这种方法适用于检测平面或近似平面的工件，如板材、管道的对接焊缝等，能够快速检测出焊缝中的纵向和横向缺陷。

2.扇形扫描

以相控阵探头的中心为顶点，通过控制换能器的发射时间和相位，使超声波在被检测物体内形成扇形扫描区域。这种方法可对复杂形状的工件进行多角度检测，能够发现不同方向的缺陷，常用于检测管件的环向焊缝、压力容器的接管焊缝等。

3.动态深度聚焦

在检测过程中，根据被检测物体的厚度和缺陷位置，实时调整相控阵探头的聚焦深度。通过动态聚焦，可使超声波在不同深度处都能保持较高的能量和分辨率，提高对不同深度缺陷的检测能力。这种方法适用于检测厚壁工件，如大型锻件、厚壁管道等，确保在整个厚度范围内都能准确检测到缺陷。

4.全聚焦方法（TFM）

全聚焦方法是一种先进的相控阵超声成像技术。在检测时，每个换能器既作为发射源又作为接收源，采集大量的超声信号数据。通过复杂的算法对这些数据进行处理，实现对整个检测区域的全聚焦成像，能够获得非常清晰的缺陷图像，准确显示缺陷的形状、大小和位置。TFM 技术适用于对检测精度要求极高的场合，如航空航天零部件的检测、核电站关键部件的检测等。

三.检测范围

1.航空航天领域

用于检测飞机发动机叶片、盘件、机身结构件等关键零部件。例如，检测发动机叶片的内部裂纹、气孔等缺陷，排查机身结构件的铆接和焊接部位是否存在缺陷，确保航空航天器在飞行过程中的安全可靠性。

2.能源行业

在石油化工、电力等领域，对管道、压力容器、储罐等设备进行检测。可检测管道的腐蚀、裂纹等缺陷，评估压力容器的内部质量，保障能源输送和生产设备的安全运行，防止泄漏、爆炸等事故的发生。

3.轨道交通行业

用于检测铁轨、车轮、车轴、转向架等零部件。例如，检测铁轨的疲劳裂纹、车轮的内部缺陷，确保轨道交通设备的安全运行，保障乘客的生命安全。

4.机械制造行业

对各种机械零部件，如齿轮、轴类、箱体等进行检测。能够检测出齿轮的齿面裂纹、轴类的内部缺陷，保证机械产品的质量和性能，提高机械设备的使用寿命。

5.建筑钢结构行业

对建筑钢结构的焊接部位进行检测，排查焊缝中的气孔、夹渣、未熔合等缺陷，确保建筑结构的安全性和稳定性，保障建筑物在使用过程中的安全。