工業技術論文無損檢測技術對比研究

　　對常見的無損檢測技術進行對比研究，優選性能更優越的無損檢測方法。分別采用射線檢測技術(RT)、傳統超聲檢測技術(UT)、超聲波衍射時差法(TOFD)和相控陣超聲檢測技術(PAUT)對同一對接焊縫進行無損檢測，從定量、定位、定性等方面探討其優劣勢。TOFD檢測對缺陷定位、定量的準確性和適用性具有獨特優勢，且具有操作方便、檢測快捷、靈活性強等特點，在四種無損檢測方法中性能最好。后續應繼續探索提高其檢測精度的途徑，并加強其缺陷定性可行性的研究。

　　《電子科技大學學報》(社會科學版)(雙月刊)創刊于1999年，是由電子科技大學主辦的刊物。本學報主要反映學校學科建設、教學科研成果以及管理水平的高級社會科學學術刊物，面向國內外公開發行。

　　引言

　　近年來，我國工業快速發展，對各類生產服務設備、設施的安全性和可靠性提出了更高要求。無損檢測技術是檢測以上性能的常用技術[1-7]。本文對四種常見的無損檢測技術——射線檢測技術(RT)、傳統超聲檢測技術(UT)、超聲波衍射時差法(TOFD)和相控陣超聲檢測技術(PAUT)開展對比研究，從定量、定位、定性等方面對相應技術的優劣勢進行探討。

　　1 試板與設備

　　1.1 試板

　　試板上有厚度為30 mm的20#鋼對接焊縫。焊縫長度為300 mm，采用手工焊接，坡口為X型，檢測面打磨合格。試板編號為HA-030-02。

　　1.2 設備

　　(1)RT檢測，采用XXQ-3005型X射線機;

　　(2)UT檢測，采用武漢中科HS600型超聲波探傷儀;

　　(3)TOFD檢測，采用以色列ISONIC 2007超聲波探傷記錄儀;

　　(4)PAUT檢測，采用以色列ISONIC PA STAR 型超聲相控陣檢測系統。

　　2 方法與結果

　　2.1 RT檢測

　　采用柯達膠片和前、后屏厚度均為0.1 mm鉛箔

　　2.2 UT檢測

　　UT檢測技術等級為B級。耦合劑為機油，試塊型號為CSK-IA/IIA-2，探頭型號為2.5Z10×10K2。補償為 4 dB，評定線靈敏度為φ2×40-18 dB。

　　2.3 TOFD檢測

　　根據NB/T 47013.10-2015標準，選擇尺寸為Ф6 mm的晶片、頻率為5 MHz的探頭、角度為60°的楔塊。靈敏度設置是在試板母材上將直通波波幅設置為滿屏的40%~80%。TOFD檢測盲區覆蓋圖如圖2所示。在對比試塊上測得表面盲區為6.5 mm，計算得底面盲區高度為1.6 mm[8]。TOFD檢測圖譜如圖3所示。

　　2.4 PAUT檢測

　　檢測探頭所使用的晶片數為32個，每個晶片寬度為0.5 mm。晶片為一維線性陣列排序，探頭頻率為5 MHz。一次波和二次波通常可對檢測區域進行全覆蓋[9]。

　　3 討論

　　檢測數據整理如表1所示。結合檢測圖像和檢測數據，展開如下討論：

　　(1)RT檢測由于是將缺陷投影在膠片上，故對缺陷的長度定量較為準確，但無法確定缺陷高度及其在試板厚度方向上的位置。射線檢測后期成本高，檢測效率低，且射線輻射對人體有傷害。

　　(2)UT檢測中的超聲波通常是由一個壓電晶片產生的，只能產生一個固定的波束，其缺陷長度的定量準確性不如RT檢測。UT檢測對缺陷在試板厚度方向上的定位較為準確，偏差在5 mm內，但由于缺陷信號與表面反射信號難以區分，故對表面成型差的焊縫存在一定的盲區。由于不能得到缺陷的直觀圖像，使得定性困難，故必須依靠大量的實踐經驗，不斷驗證和總結，才能得出較為準確的判斷。超聲檢測成本低，檢測效率較高。

　　(3)TOFD檢測由于是利用缺陷端點的超聲衍射波傳播時間差等信息來定量、定位評價缺陷，故具有檢測效率高、靈敏度高等特點。其在缺陷的長度、深度和高度檢測上具有很高的精度，偏差在2 mm內。但由于其表面盲區較大，故通常需要補充超聲波或爬波檢測，對于結構復雜的工件不能實現有效的定性檢測。TOFD檢測設備投入較大，但檢測成本低，檢測效率高。

　　(4)PAUT檢測得到的扇形掃查和C掃描圖像中，缺陷長度與實際偏差在3 mm內，對缺陷與焊縫中心線的距離定位非常準確。通過比較可見，PAUT檢測具有獨特的優勢。由圖4和圖5可知，缺陷在試板厚度方向和焊縫寬度方向上的定位、定量更為直觀，準確性更為可靠。PAUT檢測前期設備投入較大，對操作人員檢測技能要求很高，但檢測成本低、操作方

　　4 結論和建議

　　PAUT檢測對缺陷的長度、深度、高度均具有較高的檢測精度，且能夠檢測缺陷距離焊縫中心線的距離，在四種無損檢測方法中性能最好。后續還需在以下方面加以改進：

　　(1)PAUT檢測對缺陷高度的檢測準確度略遜于TOFD檢測，應探尋降低檢測過程中干擾因素的途徑;

　　(2)PAUT檢測只能大概了解缺陷的形狀和走勢，應加強其缺陷定性可行性的研究。

　　參考文獻

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