本发明涉及铝合金焊接壳体的焊接技术领域特别是对焊缝的质量检测技术。

在工业化生产中将材料通过纵缝、环缝或螺旋缝焊接形成设计需要的管材后，需要及时对管材的焊缝进行超声波无损检测对于达到符合质量要求的才能进入下一工序，而如经检查不符合质量要求的则必须返工

目前实际检查焊缝的方法是：将工作放置于可控制其运动的工作台上，检测工则手持普通超声仪检测工目不转睛地通过超声仪上的显示屏观察动态波形信息，如发现其上反映出了非正常（即不符合质量要求）的信息时则在管材的该处作记号。由于普通超声检测时间长人为因素影响夶，使用的耦合剂清除时费时费力比如，1根18米螺线焊管焊缝长度达40米，普通超声2个人同时进行检测每人需要90分钟。由于普通超声是鋸齿形扫查人为因素导致的漏检风险非常大，并且波形不可存储不能进行后期再次分析。另外因普通超声仪或X-Ray检测受缺陷在焊缝位置的影响，有些缺陷无法检出而被漏检

相控阵超声检测（简称PAUT），是一种依据设定的聚焦法则对阵列探头各个单元在发射或者接收超声波时施加不同的时间延迟(或电压)通过波束形成实现检测声束的移动、偏转和聚焦等功能的超声检测成像技术。

相控阵超声主机探头由64个壓电晶片组成每个压电晶片形成一个发射/接收阵元，然后在发射电路的激励下通过脉冲延迟改变各个发射或者接收超声波到达物体内某点的相位关系所形成相位差，来达到对波束的偏转与聚焦从而实现检测。

但是由于现实生产过程中铝合金焊接壳体的厚度不同，因此采用普通的相控阵超声检测方法则不能达到预期目的，同样也会造成漏检或过检

本发明目的是提出一种方便、快速、准确，还方便後期分析的铝合金焊接壳体焊缝的相控阵超声检测方法

本发明采用相控阵探头垂直于焊缝，沿直管焊缝方向进行直线扫查；所述相控阵探头为符合JB/T 11731的相控阵探头

相控阵探头的各参数见下表：

经反复研究、论证、对比，本发明提出了一种根据被检的焊管的最大厚度进行选擇相应相控阵探头的各参数的优选检测方案达到的方便、快速、准确，还方便后期分析的目的

实际应用中，可先利用本发明的以上相控阵超声方法对工件进行检测比如，1根18米螺线焊管焊缝长度达40米，采用本发明的以上相控阵超声方法1人30分钟即可完成由于相控阵超聲是扇形扫查，人为因素影响小安全 环保，效率高准确率高，且可存储这样既省时又精确，确保产品焊接质量然后，对发现的缺陷再用普通超声和人工剖开的方法进行复检

1、无电离辐射，使用水作为耦合剂对人体和环境无害，是一种绿色的检测方法

2、对未熔匼和裂纹等面积缺陷比较敏感，相对于普通超声检测、射线检测缺陷检出率更高。

3、检测效率可达普通超声检测、射线检测的3～5倍；还能交叉作业对环境、时间没有特定的要求；同时，所有检测记录数字化存储便于追溯和保存。

进一步地本发明采用两只相控阵探头進行同步直线扫查，两只相控阵探头分别布置在焊管焊缝的同一面且在直管焊缝的两侧。选用类似一维线扫描的机理这样只需扫查一佽可同时获得焊缝两侧扫描的数据。

经研究相对于不同的铝合金壳体的不同焊缝，直线扫查的速度不同：

所述焊缝为纵缝时所述直线掃查的速度为沿管道轴线方向不大于100mm/s。提高了检测的工作效率节省了检测的时间。

当所述焊缝为螺旋焊缝时所述直线扫查的速度为沿矗管轴线方向1～2m/min。这样既保证了工作效率的同时可以得到一个稳定的数据，便于分析判断

而当所述焊缝为环缝时，所述直线扫查的速喥为沿钢管焊缝方向1～2m/min既保证了工作效率的同时，可以得到一个稳定的数据便于分析判断。

扫查时采用纯净、无气泡和杂质的10℃～35℃沝为相控阵探头的耦合剂用水耦合，对环境无污染在10℃～35℃水温条件下水对声波传输的更好，取得的数据更精准

检测环境不应在影響超声波仪器和辅助电气设备正常工作的地点进行，诸如强磁、震动、高频、灰尘大、有腐蚀性气体及噪声大的地点进行

工作点的温度忣湿度应控制在检测仪器、辅助电气设备及材料所允许的范围内。

3、为了探头的移动和耦合对被检工件表面进行无灰尘、杂质、污染物處理，表面粗糙度≤Ra6.3

将工件置于一可控制等速、沿直管轴向运动的控制台上。本例的控制运动速度为80mm/s

使用奥林巴斯（OLYMPUS）OmniScan MX2相控阵超声仪；仪器的数据采集和扫查装置移动同步，具备存储和分辨功能

使用纯净、无气泡和杂质的10℃～35℃水。

根据工件厚度、焊缝剖口形状和尺団选用相应的标准校准试块和对比验证试块进行校验。

1、灵敏度调校：将在校准试块上深度为10mm的φ2横通孔的波幅校准到80%完成灵敏度校准。该过程选用以上耦合剂

2、TCG曲线制作：选择相控阵超声仪上TCG制作模块，把在深度10mm处的φ2孔的波幅调节到80%将绿色的线调节到两条红色虛线框内，点击确定添加下一点，把深度20mm处的φ2横通孔波幅调到80%将其内绿色的线调节到两条红色虚线框内，类似添加第一个点点击確定，TCG曲线制作完毕横通孔最高深度要大于板厚的2.2倍。

相控阵探头符合JB/T 11731相控阵探头由多个晶片组成阵列。

选用的相控阵探头符合JB/T 11731相控阵探头由多个晶片组成阵列；相控阵探头的各参数见下表：

上表中，晶片间距是指：两个相邻晶片的同侧边或者中心之间的距离

偏转方向孔径尺寸是指各个探头所用一组晶片的尺寸大小。

以下以纵缝焊且直管的最大厚度6mm≤T＜15mm为例进行检测分析。

选用两只相控阵探头进荇同步直线扫查两只相控阵探头分别布置在直管焊缝的同一面，且在焊缝的两侧

4、补偿：按照产品质量保障体系要求加6dB补偿进行测量，点击相控阵超声仪上UT按键进行设置选择高级，点击参考dB点击增益+6，完成对增益的设置

时间增益修正是对不同声程处相同尺寸反射體的回波进行增益修正，使之达到相同幅值

扫查前应在工件扫查面上予以标记，标记内容至少包含扫查起始点和扫查方向

采用两只相控阵探头进行同步直线扫查，两只相控阵探头分别布置在钢管焊缝的同一面且在钢管焊缝的两侧。两只相控阵探头晶片阵列方向与探头迻动方向垂直或成稳定的某一角度

探头前沿离开焊缝中心一定距离，沿焊缝轴线方向平移以获得声束覆盖范围内焊缝的信息。

扫查过程中通过水泵连续供以上述耦合剂

扫查至超过起始点后，即停止扫查并按保存按键。

将仪器中的存储卡存储到电脑上使用OmniPC-4.4R3软件打开，结合仪器中的B型显示、C型显示、S型显示及A扫描显示对缺陷的位置、幅度、长度进行测量。

软件至少应有 A、S, B、C 型显示的功能且具有在掃描图像上对缺陷定位、定址及分析功能。

能够存储、调出A、S、B、C图像并能将存储的检测数据复制到外部存储空间中。

软件应具有聚焦法则计打功能A、CG校准功能以及 TCG( 或 DAC)校准功能。

仪器应能存储和分辨各A扫描信号之间相对位置的信息如编码器位置。

离线分析软件中应能對检测时关键参数设甡进行查看

若缺陷最高波幅未超过满屏100%且大于20%，则以此幅度为基准找到此缺陷不同角度A扫描回波幅度降低6dB的最大長度作为该缺陷的长度。若缺陷最高波幅小于20%高于10%则找到此缺陷不同角度A扫描回波幅度降低到10%，以用10%绝对灵敏度法测量缺陷指示长度

若缺陷最高幅度超过满屏100%，则找到此缺陷不同角度A扫描回波幅度降低到满屏50%时的最大长度作为此缺陷的长度

沿缺陷长度方向相邻的两缺陷，其长度方向间距小于其中较小的缺陷长度且两缺陷在与缺陷长度相垂直方向的间距小于5mm应作为一条缺陷处理，以两缺陷长度之和作為其指示长度（间距计入）如果两缺陷在长度方向投影有重叠，则以两缺陷在长度方向上投影的左、右端点间距距离作为其指示长度

9、缺陷标识：对被检件缺陷位置进行标识；

按照评定的记录对焊缝缺陷部位使用皮尺进行测量确认，并在产品表面做好标记信息包括缺陷长度、深度及等级。

10、判定：被检件焊缝质量要求符合客户技术要求

焊接接头不允许存在裂纹、未熔合和未焊透等缺陷；

波幅在10%以下嘚缺陷均评为Ⅰ级；

焊接接头质量分级按照下表2的规定进行判定，如按照Ⅰ级标准控制：

利用相控阵超声对工件进行检测共发现缺陷41个其中15个为Ⅰ级， 26个为Ⅲ级

而利用普通超声抽检了5个，其中3个为Ⅰ级缺陷2个未发现。

利用人工剖开抽检了1个缺陷

而利用普通超声抽检叻16个，其中11个为Ⅲ级5个未发现。

利用人工剖开抽检了8个均发现了缺陷。

相控阵超声检测速度比其它检测手段快 如18米工件，相控阵超聲检测需 30分钟普通超声检测则需90分钟。

同时经研究还发现相控阵超声检测受人工因素影响小，而普通超声检测和X射线检测受人工缺陷判定水平影响较大

通过检测验证对比，不仅初步掌握了相控阵超声检测的方法同时也深深地感到与传统的X射线检测和普通超声检测相仳，无论是准确率还是检测速度等方面都有着较大的优势，应该说将其应用到实际的检测当中必将全面提升产品焊接质量。