超聲相控陣及TOFD方法檢測小徑管焊縫質量

小徑管和管道的檢查是很困難的。挑戰包括這樣一個事實：管道到管道的間隙通常非常小；對管道的掃查僅限于一側；壁厚和直徑相當小，使得通用的相控陣(PA)探頭無法使用。由于探頭和掃查架的尺寸，射線成像通常比相控陣和常規超聲方法更好。

相控陣在檢測小直徑管和管道時比射線照相有幾個優點。通常，需要進行一系列連續的檢查，因此所使用的系統必須能夠提供可重復的結果一次又一次的檢查。

小直徑的管道和管道檢查系統也必須快速和能夠快速地從一個檢查區域轉移到下一個檢查區域。對奧林巴斯COBRA掃查架進行了優化，以克服傳統相控陣檢查小直徑管和管的局限性，其特點包括：

• 超薄的掃查架，相控陣探頭和楔塊可以*覆蓋管道，因為只有一個小的管道到管道的間隙才能執行360°掃描。

• 掃查架使用彈簧機構附著在管道或管子上，即使只有一側的管道或管子也能覆蓋360°。

解決方案

COBRA掃查架的相控陣解決方案為小口徑管道和管的檢測提供了一個快速、實用的系統。通過使用超聲波技術，用戶可以避免與射線照相檢查相關的固有困難和缺點，如安全問題、監管問題、技術速度慢以及在檢測過程中需要將人們排除在檢查區域之外。

奧林巴斯‘80°TOFD楔形進一步增強了COBRA解決方案的能力。在保留上述COBRA掃查架優點的同時，TOFD技術對小直徑管道中的體積缺陷非常敏感，是一種成本效益高的解決方案。

使用80°COBRA楔塊和15 MHz探頭對一根5毫米厚的管道進行TOFD檢查的掃描計劃。

眼鏡蛇TOFD楔塊和探頭裝配在掃查架和零件上。

TOFD是一種久負盛名的技術，在一般的焊接檢驗中有著悠久的歷史。事實證明，它是一種快速且易于部署的方法，具有良好的尺寸調整能力。TOFD用于檢測和尺寸測量的內在優點之一是它對缺陷的取向相對漠不關心，因為它主要使用衍射能量和反射能量。

超聲波探頭位于焊縫的兩側，一個探頭將超聲信號發送到材料中，另一個探頭接收來自不連續性和幾何反射器的反射和衍射超聲。TOFD利用超聲聲束在楔塊和被檢測材料內部的傳播理論，提供了一束寬范圍的單束覆蓋。當超聲信號與裂紋接觸時，衍射能會向各個方向投射。測量衍射光束的飛行時間，即使裂紋偏離初始光束方向，也能準確可靠地檢測和確定尺寸。

COBRA TOFD楔塊包括一對平面楔形和9對彎曲楔形，用于覆蓋OD范圍為1.05 in的管道。到4.5英寸。楔形的設計適用于直徑為3mm的ST1探頭。請注意，與相控陣選項相比，使用這些楔塊將增加使用COBRA掃描儀所需的小間隙。

用光標定位于干凈區域的焊縫掃描；A掃描顯示良好的橫向波和后壁信號，兩者之間沒有任何跡象。

焊縫掃描，光標定位在不連續處；A掃描顯示橫向波和后壁之間的信號。
 

所用設備:

• 相控陣探傷儀 OmniScan X3/Omniscan MX 2/SX探傷儀

• 眼鏡蛇溶液工具包(U 8750053，COBRA管道檢查掃描儀(不包括探針和楔形))

• 15 MHz TOFD探頭

• ST1-80L楔形組件用于COBRA掃查架，1.05英寸。到4.5英寸。OD管(COBRA-A-ST1-80L，U 8710172)

• 噴霧器-4L或其他適當的耦合器輸送(U 8775153)

•  OmniPC™/NDTSetupBuilder/TomoView™軟件(可選掃描計劃和分析軟件程序)

結語:

COBRA掃查架利用TOFD技術提供了一種成本效益高、效率高、可靠的測試方法，能夠應對與檢測小直徑管道和管道有關的挑戰。當與Omniscan SX UT探傷儀配對時，終的結果是一種方便地以電子格式存儲的全面的檢查記錄，可以隨時重新打開和分析。隨著時間的推移，可以對檢查期間遇到的不連續性的演變進行監測，使檢查員能夠確定預防性維修的趨勢和計劃。

雖然射線照相技術是目前應用廣泛的技術，但本文討論的超聲技術在安全性、檢測概率和檢測速度等方面都具有許多優勢。

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