典型案例解析 | 长输管道PAUT+TOFD检测缺陷

1.相控阵检测技术简介

相控阵检测技术是通过软件控制晶片阵列中每个晶片时间延迟，控制脉冲发射使波束聚焦到特定的深度，并以一定的角度传播。阵列可以产生聚焦的横波和纵波。相控阵可实现线性扫查、扇形扫查和动态深度聚焦等功能。相控阵检测技术在长输管线检测中已被大量应用，且越来越成为一种趋势，与传统超声检测技术和射线检测技术相比，其在检测速度、缺陷定量准确性、减少环境污染、降低作业强度等方面有着明显优势。

2.相控阵检测技术在管道检测技术中的优势

在管道环焊缝检测中，相控阵超声波检测技术具有检测精度高、检测速度快、可重复性强、缺陷检出率高、检测成本低等优点，适用于各种管径、坡口形式焊缝的检测，有效提高焊接工艺水平和焊接质量，已得到了很好的应用和推广，未来应用也将越来越广泛。

2.1相控阵检测技术与射线检测技术相比较

1.安全性好，无射线辐射。

2.可用水作为耦合剂，检测成本低，而射线检测技术需要胶片、显影和定影等耗材。节约成本的同时也做到了保护环境。

3.检测速度快，完成一道焊缝后，马上能得到检测结果，而射线需要经过拍片、洗片、等多道工序。

4.缺陷检出能力强，尤其对未熔合等面积型缺陷的检出率高，而射线检测技术只对体积型缺陷敏感。

5.定量精准，能够精确地检出缺陷的长度、深度和自身高度。而射线检测技术仅能确定缺陷的长度。

6.对检测结果数据保存简单，可直接将数据保存在U盘，云盘等位置，节约储存空间和后续保管成本。而射线检测底片则需要更多的空间和保护措施。

2.2相控阵检测技术与超声检测技术相比较

1.检测速度快，只需要设置好聚焦参数后推动探头移动即可。而超声检测技术需要在同一位置来回移动探头实现厚度方向的全检测。

2.检测精度高，相控阵图谱可实现对缺陷的精确定性和定量。而常规超声检测技术只能粗略定量，且不能定性。

3.对缺陷检出率高，拥有多角度扫查可检出多种类型缺陷。而常规超声检测技术只能检测出与声束夹角大的缺陷。

4.可实现数据保存，数据保存后可供多人查看。而常规超声检测技术只能实现现场检测人员现场检测评定。

3.相控阵检测设置

下面采用外径914mm，壁厚在22.2 mm，焊接方法为半自动+氩弧焊打底的天然气管道焊缝为例，进行参数设置

3.1检测仪器配置及附件介绍

1.仪器选择：选用广州多浦乐公司生产的相控阵探伤仪Physcan 32:64
2.相控阵探头、楔块选择：管壁厚度在22.2mm的管道环焊缝采用多浦乐5L32-0.5-10-探头，频率为5MHz，阵元数为32，装配在探头上的楔块型号为SD2-N55S-IHC，楔块角度为55°
3.TOFD探头、楔块选择：TOFD探头选用TF5C6L, 楔块型号为A70-6N-IHC
4.扫查装置选择：采用大管径扫查装置MOS04-CL18-6.0-DB15(3)简易扫查装置进行扫查，易于控制，适用于各种不同管径的管道环焊缝。
5.仪器参数设置：聚焦深度设为30mm板厚，角度范围38-72°，通过声速校准，延迟校准后，将TCG曲线做到2倍板厚以上，最少3个点。
6.灵敏度设置：探头打到对比试块（加试块型号）上每个深度点的基础增益在满刻度的80%附近，应用标准SY/T4109-2020，检测灵敏度为φ2x40-14dB。扫查灵敏度比基准灵敏度提高2dB，2-6dB的耦合补偿。
7.耦合剂选择：由于现场温度基本是常温，采用水作耦合剂，经济实用。
8.扫查工艺：在两侧等厚的管道环焊缝上，采用每侧用相同的步进偏置各扫查一次。增加一次TOFD扫查。

3.2检测设置覆盖效果

采用上述工艺参数对该规格管道环焊缝进行检测，覆盖焊缝效果图见下图3.2.1。

图3.2.1

4.长输管道PAUT缺欠对比图举例

4.1裂纹对比图1：

案例1，综合评定结果：裂纹，长10mm，深5.1mm。图4.1.1-图4.1.4如下：

图4.1.1	图4.1.2
图4.1.3	图4.1.4

4.2裂纹对比图2：

案例2，综合评定结果：裂纹，长10mm，深7.7mm。图4.2.1-4.2.4如下：

图4.2.1	图4.2.2
图4.2.3	图4.2.4

4.3未熔合缺欠对比图：

案例3，综合评定结果：未熔合，长20mm，深4.8mm。图4.3.1-4.3.3如下：

图4.3.1

图4.3.2

图4.3.3

4.4密集缺欠对比图：

案例4，综合评定结果：圆形缺欠，18点，深13mm。图4.4.1-4.4.3如下：

图4.4.1

图4.4.2

图4.4.3

 
4.5其他显示解决办法

检测中也发现了一些不好分辨是否为缺陷的显示，特别是错边、扫偏等情况下，对检测结果的评判产生比较大的困难，对此我们采用的办法是多种检测方法进行PAUT复扫对比问题往往得到解决。

5.结论

相控阵技术与射线检测、手动超声波检测相比，具有安全、环保、高效、准确、可靠、缺陷检出率高等多方面的优势，其功能更加强大，通过过程控制可有效提高焊接工艺水平和焊接质量，对保证长输管道的焊缝质量具有重要意义。

关于我们

SGS工业服务无损检测团队成立于2005年，目前已在多个城市设立无损检测实验室；可为顾客提供实验室检验检测，现场检验检测，技术咨询等服务。工业部无损检测工程师人员充足、持有国内外多种证书、反应迅速；专业配备多样化，满足不同专业领域；并已获CNAS， CMA，NADCAP，HOKLAS，辐射安全许可证等资质。所出具的报告和证书在全球范围内具有较高认可度。

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