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相控陣解決異型件的思路
一、概述
相控陣檢測技術(shù)是近些年比較火的一項(xiàng)超聲波檢測新技術(shù)，其原理同普通手超，是基于脈沖發(fā)射法的超聲檢測技術(shù)。
根據(jù)多年現(xiàn)場使用，個(gè)人認(rèn)為優(yōu)勢如下（非書本中條款）：
1、檢測結(jié)果客觀，相控陣檢測結(jié)果可記錄并形成相控陣圖譜，數(shù)據(jù)顯示為多種視圖方式，包含A、B、C、S掃描等，較常規(guī)超聲更容易讓用戶及業(yè)主接受，克服了以往用戶或業(yè)主對手超檢測的偏見（超聲檢測結(jié)果不可信，檢測人員說合格就合格等），相控陣檢測圖譜像射線底片一樣，是檢測后實(shí)實(shí)在在擺在那里的客觀事實(shí)，焊縫質(zhì)量如何，需要評圖人員像評定底片一樣結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評級。所以我認(rèn)為這是相控陣檢測的優(yōu)勢，扭轉(zhuǎn)了國人對超聲波檢測的多年誤解。
2、檢測靈敏度較高，相控陣檢測與手超相比靈敏度高，手超檢測一般采用一種K值探頭或兩種K值探頭進(jìn)行檢測，如采用兩種K值探頭要求探頭折射角度大于10度，其目的是為了增加不同角度聲束對焊縫全體積的覆蓋，從而提高缺陷檢出率。相控陣檢測焊縫一般采用多角度扇掃描，不僅實(shí)現(xiàn)了焊縫多角度的覆蓋，而且對于不同走向的缺陷有較好的垂直反射（總有一條聲束適合你），檢出率更高。
3、檢測效率高，相控陣檢測較射線檢測，效率高很多，如對中徑管線進(jìn)行射線檢測，雙壁單影需至少透照5-6次，射線機(jī)1:1休息，每次檢測至少需要3分鐘，如果是高空管線還需上下進(jìn)行防護(hù)，一道焊口至少30分鐘才能完成檢測，相控陣檢測完成此類管線基本5分鐘左右。
4、相控陣檢測結(jié)果比較炫，檢測到的信號可不同視角查看焊縫的樣式，有的設(shè)備還有3D合成效果。例如射線檢測僅為焊縫的俯視效果，超聲為探頭所在位置的主視效果，TOFD為焊縫長度方向的側(cè)視效果。多視圖結(jié)果是炫麗的，可是更重要的是通過多個(gè)視圖方式可以發(fā)掘更多的缺陷信息，如射線檢測是無法評判焊縫深度方向的信息，TOFD非平行掃查無法判斷焊縫寬度方向的信息。
相控陣檢測劣勢如下：
1、相控陣掃查架有一定長度，對掃查區(qū)寬度往往要求比較大，如涉及到檢修拆保溫是件頭痛的事（小徑管掃查器除外）。
2、耦合因素影響較大，對表面要求較高（其實(shí)聲學(xué)檢測都一樣，耦合才是*）。
3、手超檢測是基礎(chǔ)，往往對圖譜的分析需要結(jié)合A超看，所以相控陣的學(xué)習(xí)建議有手超基礎(chǔ)。
4、靈敏度過高，對于小點(diǎn)狀顯示波幅較高（此處按47013評判多有爭議）。
5、對沿線掃查精度要求較高，不像TOFD檢測非平行掃查路徑有一定偏差對結(jié)果評判不會有太大偏差，相控陣如果沿線偏差較大對于根部結(jié)構(gòu)信號和缺陷信號分析困難。
二、編語
相控陣的優(yōu)勢還有很多，編者使用相控陣的檢測對象比較局限，多做一些特種設(shè)備方面的檢測，對于航空航天、核電等領(lǐng)域未接觸，所以太多的優(yōu)勢沒有挖掘出來。劣勢我認(rèn)為通過掃查工裝的改進(jìn)以及人員培訓(xùn)力度的加大會克服總總劣勢，相控陣特種設(shè)備行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出臺后，相信會得到更廣泛的應(yīng)用以及重視。目前編者多采用相控陣檢測對接焊縫，突出其效率、環(huán)保、可記錄的優(yōu)勢。但我認(rèn)為相控陣檢測對接焊縫是一項(xiàng)優(yōu)勢，但有點(diǎn)大材小用的意味。相控陣扇掃描為.探頭所在截面的主視信息，而且可視化，如果工件結(jié)構(gòu)導(dǎo)入相控陣，可以輕松判定結(jié)構(gòu)信號。這也是本篇文章的意義，編者提出遇到異型工件時(shí)采用相控陣CAD導(dǎo)入的實(shí)現(xiàn)方法。
三、編者實(shí)驗(yàn)
1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^插入式接管相控陣檢測做為一個(gè)小例子，簡要說明CAD導(dǎo)入方法以及CAD導(dǎo)入效果的一個(gè)驗(yàn)證，該實(shí)驗(yàn)工件其實(shí)沒有必要CAD導(dǎo)入（非異性結(jié)構(gòu)），可通過參考線設(shè)置接管厚度，效果一樣且操作簡便。
2、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：
設(shè)備：多浦樂phascan 32:64PR
探頭：5L32探頭，楔塊：55度
試塊：插入式接管模擬試塊，試塊結(jié)構(gòu)如下（板厚18mm平板，接管規(guī)格為φ114*7mm）：
3、工藝設(shè)置
探頭配置：單探頭形式；
視圖方式：A、S（此處采用手動(dòng)掃查未添加編碼器，未設(shè)置C掃描視圖）
激發(fā)晶片個(gè)數(shù)：16；
起始晶片：17；
扇掃描角度范圍：40-70度；
角度步進(jìn)：1度；
聚焦深度：36mm；
步進(jìn)偏移：-5mm；
4、實(shí)驗(yàn)過程
①在CAD中對焊縫結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用CAD制圖，關(guān)鍵點(diǎn)1：對坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)化（在CAD命令欄輸入U(xiǎn)CS），調(diào)整成所需要的視圖效果。關(guān)鍵點(diǎn)2：采用1:1制圖（如果圖形尺寸較大，在設(shè)備軟件中無法準(zhǔn)確顯示）。關(guān)鍵點(diǎn)3：保存格式為dxf格式。制圖效果如下：
② 在設(shè)備里將CAD制圖進(jìn)行導(dǎo)入，導(dǎo)入后關(guān)閉設(shè)備軟件形成的坡口顯示。
③ 根據(jù)檢測區(qū)域的覆蓋情況，調(diào)節(jié)掃描范圍，并調(diào)節(jié)偏移范圍，進(jìn)行檢測。
4、檢測效果（此處為手動(dòng)掃查其中一段截圖）
檢測結(jié)果如下，可以清晰的看到接管內(nèi)壁的固有回波效果（紅框?yàn)楹缚p，藍(lán)框?yàn)榻庸鼙诤瘢?。此處紅框以及藍(lán)框?yàn)榫幷弋嫷?，為了有更好的顯示效果，評圖軟件里看原圖為灰色的虛線框，如果有多浦樂的朋友讀到這篇文章，可以建議開發(fā)部門提升顯示效果。對圖譜效果看的不清晰以及不理解結(jié)構(gòu)波何來，可以向下閱讀。
對照下圖查看檢測結(jié)果，結(jié)構(gòu)波以及扇掃描視圖，比較清晰明了。
四、總結(jié)
實(shí)驗(yàn)是個(gè)很簡單的小實(shí)驗(yàn)，意在提出解決異型件的一個(gè)思路，另外對CAD導(dǎo)入功能進(jìn)行簡要介紹。CAD導(dǎo)入功能對于異型件的解決很有必要，常見案例齒輪的檢測，通過繪制CAD圖對于齒輪的結(jié)構(gòu)回波顯示清晰、明顯，可輔助操作者（評圖者）對回波進(jìn)行判斷。個(gè)人認(rèn)為相控陣較超聲波解決異型件、疑難件有很大的優(yōu)勢。