相控阵超声检测

2025-03-31 微析研究院 金属无损检测

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相控阵超声检测（PAUT）是一种基于多晶片阵列探头和电子控制的先进无损检测技术，通过动态调整声束的聚焦深度、角度和扫描模式，实现对复杂结构件的高精度检测。与传统超声检测相比，PAUT具有更高的分辨率、灵活的检测角度和实时成像能力，可检测焊缝内部缺陷、材料分层、腐蚀减薄等异常。其核心优势在于可适应曲面、异形件检测，并支持全矩阵捕获（FMC）和三维成像技术，广泛应用于航空航天、核电、油气管道等高风险领域的关键部件质量评估。

相控阵超声检测项目介绍

相控阵超声检测（Phased Array Ultrasonic Testing, PAUT）通过电子控制阵列探头中多个晶片的激发时序，形成可动态调整的声束特性，实现快速扫查和缺陷定量分析。

项目涵盖线性扫描、扇形扫描和动态深度聚焦等多种模式，支持实时显示A/B/C/D-Scan多维度数据，满足ASME、ISO等标准对缺陷定位、定量的严苛要求。

检测系统包含相控阵主机、多通道探头、编码器和分析软件，可通过定制楔块适应管材、角焊缝等特殊几何形状的检测需求。

相控阵超声检测项目种类

焊缝质量检测：包括对接焊、角焊缝、堆焊层的未熔合、气孔、裂纹等缺陷检测

管材检测：管道环焊缝、弯头、三通的腐蚀缺陷和壁厚测量

复合材料检测：碳纤维层压板的分层、脱粘缺陷检测

在役设备检测：压力容器、法兰颈部等区域的应力腐蚀裂纹检测

相控阵超声检测所需样品

金属材质：碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金等导电/非导电材料

样品形态：平板、管材、锻件、铸件等，最大检测厚度可达500mm（视材料声速）

表面要求：需打磨至Ra≤6.3μm，曲面件需匹配专用楔块

特殊样品：需提供材料声速、晶粒尺寸等物理特性参数

相控阵超声检测方法步骤

1、工艺设计：根据工件几何特征制定扫描计划和探头参数

2、校准试块：使用IIW或DIN标准试块进行声速校准和灵敏度设置

3、扫查设置：配置编码器步距（通常≤1mm）、聚焦法则和增益补偿

4、数据采集：采用手动扫查或自动化机械臂进行全区域覆盖检测

5、缺陷分析：通过TFM全聚焦法重构缺陷三维形态，执行DAC/TCG补偿

6、报告生成：输出包含缺陷位置（深度、长度）、当量尺寸的EN 17640标准报告

相控阵超声检测依据标准

ISO 13588:2021 焊缝无损检测-超声检测-相控阵技术

ASTM E2700-20 相控阵超声检测标准实践

ASME V Article 4 相控阵检测规范

EN 16018:2011 非破坏性检测-超声相控阵术语

GB/T 32563-2016 无损检测 超声检测 相控阵超声检测方法

API RP 2X 海上结构管节点相控阵检测

ISO 23864:2021 焊缝相控阵超声检测验收标准

ASTM E2491-22 相控阵探头性能表征

NB/T 47013.15-2022 承压设备相控阵超声检测

ISO 18563-2:2017 超声相控阵设备性能测试方法

相控阵超声检测服务周期

常规检测周期：3-7个工作日（含数据分析和报告）

影响因素：工件复杂度（如小径管检测需增加1-2天）、检测面积（每延长米增加0.5小时）、缺陷复验需求

加急服务：可提供24小时加急检测，需提前确认设备资源可用性

相控阵超声检测应用场景

石油化工：加氢反应器堆焊层剥离检测，灵敏度可达Φ1.6mm平底孔

电力能源：汽轮机转子中心孔裂纹检测，最小检出长度3mm

轨道交通：高铁车轴超声波相控阵全自动检测系统

航空航天：钛合金锻件夹杂物检测，空间分辨率≤0.5mm

海洋工程：海底管道环焊缝的PAUT+TOFD联合检测