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使用相控陣技術(shù)

檢測管道彎頭的優(yōu)勢和劣勢

相控陣（PA）技術(shù)具有多個(gè)優(yōu)勢特性：數(shù)據(jù)分辨率高，成像質(zhì)量好，以及覆蓋區(qū)域大。當(dāng)檢測人員使用相控陣儀器檢測管線時(shí)，通常會(huì)感受到檢測效率的提高，因?yàn)橄嗫仃嚰夹g(shù)提供的圖像更容易判讀，可以獲得更高的檢出率，而且檢測結(jié)果受操作人員技能的影響更小。以前在管道彎頭的相控陣檢測中，主要是由于物理方面的一些限制，這些優(yōu)勢特性沒有全體現(xiàn)出來。

管道彎頭表面形狀從拱腹的凹面到拱背的凸面的變化，以及所需覆蓋的較大的管徑范圍，對于現(xiàn)有的相控陣設(shè)備來說，尤其是難于解決的問題。由于大型剛性相控陣探頭不適于檢測管道彎頭的曲面，因此檢測人員需要選擇較小的常規(guī)UT探頭進(jìn)行逐點(diǎn)抽查，而這種檢測方式需要在管道上畫出柵格，并記下每個(gè)柵格區(qū)域的檢測結(jié)果。這種方式有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：緩慢乏味，高度依賴操作人員的技能，而且檢測人員無法獲得由相控陣技術(shù)提供的易于判讀的圖像。

使用常規(guī)UT小底面探頭完成管道彎頭的腐蝕成像操作

使用射線成像方法

檢測堆焊管道彎頭的難題

為了保護(hù)輸送腐蝕性液體的管道，可以在管道的內(nèi)壁涂上一層防腐材料。例如，碳鋼管道的內(nèi)壁通常會(huì)以堆焊方式覆蓋一層金屬，如：鎳基合金。帶有堆焊層的管道非常容易產(chǎn)生點(diǎn)蝕和分層缺陷，因此定期檢查至關(guān)重要。除了常規(guī)UT檢測之外，檢測堆焊管道的一種典型的方法是射線成像。然而，使用射線成像技術(shù)檢測管道彎頭存在著幾個(gè)缺點(diǎn)。

首先，進(jìn)行射線成像檢測之前，必須要停止管道中液體的流動(dòng)，清空管道，拆下彎頭，并將彎頭送至其他地方進(jìn)行檢測。其次，檢測過程會(huì)持續(xù)大約1天半的時(shí)間，因此從時(shí)間方面看，這種方式可謂效率低下，也因而增加了成本。第三，這種檢測方式會(huì)給操作人員帶來一些風(fēng)險(xiǎn)，如：管道彎頭通常處于離地面較高的位置，非常沉重，而且管道內(nèi)的物質(zhì)處理起來較為危險(xiǎn)。

使用FlexoFORM掃查器

檢測管道彎頭的相控陣解決方案

為了解決堆焊管道彎頭檢測中存在的固有問題，奧林巴斯開發(fā)了一種用于檢測管道彎頭的柔性超聲相控陣探頭和掃查器，即FlexoFORM解決方案。這種創(chuàng)新型探頭和掃查器解決方案可以對整個(gè)管道彎頭進(jìn)行高分辨率的厚度成像操作，從而可使檢測人員更容易地對管道彎頭的狀態(tài)做出準(zhǔn)確的判讀。根據(jù)FlexoFORM掃查器所提供的準(zhǔn)確信息，檢測人員可以迅速可靠地評(píng)估管道彎頭的剩余使用壽命，并制定維修和維護(hù)的要求。

FlexoFORM解決方案包含3個(gè)主要部分：一個(gè)柔性相控陣探頭、局部水浸楔塊（用于檢測多種不同直徑的管道），以及一個(gè)可提供相對于工件表面的定位信息且可平穩(wěn)移動(dòng)的掃查器。

FlexoFORM解決方案的組件

堆焊管道彎頭的點(diǎn)蝕和分層檢測的結(jié)果

檢測人員使用射線成像方式對堆焊管道彎頭進(jìn)行完整的掃查，要花費(fèi)一天多的時(shí)間才能完成，而使用FlexoFORM解決方案，則只需要比射線成像少得多的時(shí)間在現(xiàn)場就可以完成檢測。FlexoFORM掃查器可以在管線仍然操作的狀態(tài)下對管道彎頭進(jìn)行掃查，從而不僅可以節(jié)省時(shí)間，還節(jié)省了成本。此外，這種方案還解決了從管道上拆下彎頭并將彎頭送到射線成像檢測地點(diǎn)所涉及的一些安全問題。

本文所述實(shí)例中所使用的被測樣件是一段內(nèi)壁包有鎳質(zhì)堆焊層的碳鋼管道。管道彎頭的外徑為16英寸，壁厚為23毫米。FlexoFORM掃查器探頭使用一個(gè)由4個(gè)晶片形成的聲束孔徑，提供1 × 2毫米的分辨率。包括準(zhǔn)備時(shí)間在內(nèi)，整個(gè)彎頭的檢測時(shí)間約為35分鐘。

在不同堆焊通道之間的結(jié)合處出現(xiàn)的點(diǎn)蝕

為了證明FlexoFORM掃查器可以提供清晰準(zhǔn)確的結(jié)果，我們使用了一個(gè)來自生產(chǎn)線的樣本進(jìn)行比較。管道樣本在長度方向上被一切兩半，我們可以看到堆焊通道，以及在兩種焊接通道之間的結(jié)合處產(chǎn)生的點(diǎn)蝕缺陷。

OmniScan儀器上的C掃描和B掃描圖像表明由相控陣技術(shù)提供的高分辨率圖像如何有助于檢測人員輕松地解讀和診斷彎頭上的缺陷。操作人員可以更容易地辨別堆焊層中的點(diǎn)蝕和未熔合缺陷。兩種焊接通道之間的結(jié)合處被標(biāo)記為易受點(diǎn)蝕的區(qū)域，特別是當(dāng)堆焊層和基底材料之間出現(xiàn)了未熔合的地方。這種信息可使檢測人員更好地評(píng)估管道彎頭的剩余使用壽命，并優(yōu)化檢測計(jì)劃。

C掃描和B掃描中的數(shù)據(jù)表明彎頭存在著點(diǎn)蝕和堆焊層未熔合缺陷

FlexoFORM掃查器解決方案的優(yōu)勢特性的總結(jié)

FlexoFORM相控陣解決方案有助于檢測人員解決管道彎頭檢測中的一些難題，并成功探測到堆焊管道的點(diǎn)蝕和分層缺陷。檢測人員可以在現(xiàn)場無需停止管道操作的情況下，對其整個(gè)彎頭進(jìn)行掃查。柔性相控陣探頭利用相控陣技術(shù)可以使檢測人員觀察到高級(jí)、高清圖像，而且，掃查器的編碼器還有助于為整個(gè)管道彎頭的厚度進(jìn)行成像操作。這種解決方案的性價(jià)比很高，使用方便，而且可用于檢測多種直徑的管道。