可以替代射线成像的超声相控阵技术

综述

只要可以满足某些要求，许多规范都允许将规范中所表述的无损评估（NDE）方法替换成另一种方法。某些非基于规范的检测方法，由于可以节省成本，并具有其他一些优势特性，因而经常会受到关注和应用。目前，由超声方式替代从前使用的射线成像方式完成无损检测，已经成为大势所趋。

引言

射线成像和超声检测是两种相辅相成的无损检测技术。两种技术都可以检测焊缝和部件的整个体积，以探测到诸如裂纹、未熔合、多孔性等缺陷。选择一种技术而放弃另一种技术的决定，通常取决于外在的过程决策，或者取决于这些技术在具体检测中所表现的差异不大的探测能力。近些年来，无论在实际应用中，还是在几大主要规范中，如：ASME（美国机械工程师协会）和API（美国石油学会），使用超声方式替代射线成像方式完成无损检测的趋势都呈现出上升的势头。尽管大多数规范并没有明确提到超声检测方式，但是在检测过程中，相控阵已经成为一种很受欢迎的替代方式。相控阵技术还经常与衍射时差（TOFD）功能组合在一起使用，因为现代的采集单元和扫查器可以同时采用这两种技术完成检测。从前，基于规范的检测过程都会按照规范中的案例或附录中的指导完成，但是经过大量的行业实践并获得了成功的经验后，这些实际操作过程就被直接编入到主要规范手册的主体中，如：自2010年以后的ASME手册的第5部分条款4。如今，现代的相控阵设备与以往的设备相比，具有高度便携，节省成本，使用更为方便的特性，从而为超声技术替代射线成像技术提供了更为有利的条件。

超声方式优于射线成像方式的典型特性：

高检出率（POD），特别是在探测裂纹和未熔合缺陷时
- 大多数研究表明，超声技术在探测平面缺陷方面往往比射线成像的效果更好
准确定量缺陷的高度，通过工程临界评估可以降低要报废或修理的产品数量
- 超声技术可以对缺陷的高度进行测量，从而可以通过缺陷的体积维度，了解缺陷的严重程度，而不是只了解缺陷的类型和长度
没有辐射，不会造成危险，也不需要拥有额外的许可证书或特殊的检测人员
不需要隔离检测区域，超声检测现场周围的工作可以照常进行
不使用化学制品，不产生废料，这点与基于胶片的射线成像检测正好相反
对焊缝实时进行的超声分析可以立即向电焊工提供评估结果和反馈信息
超声技术以电子格式提供设置信息和检测报告，而射线成像技术以胶片形式提供检测结果

超声技术替代射线成像技术的规范示例

ASME规范案例2235
ASME规范案例179
ASME规范案例168
ASME规范案例N-659
ASME规范N-713
API 620/650 App.U
ASME第5部分，强制性附录

典型的超声设备和检测要求

具有保留完整的原始A扫描数据和编码能力的采集单元（OmniScan或Focus LT）
表明有据可查的检测策略和基本参数的扫查计划和检测程序
可以重复扫查焊缝或部件的（半自动或全自动）工业扫查器（编码器）
- 扫查器的选择基于焊缝的数量、管道的直径，以及其它一些应用变量
可以传送数据
- 在采集单元中，或者在后分析软件OmniPC或TomoView中，对数据进行分析
可以进行有关设备、程序、操作人员和检测过程的演示说明
根据需求，可以使用其它验收标准
探头、楔块、耦合剂供给装置，以及其它配件
为相关人员提供适当的培训和证书

OmniScan MX2（提供多组功能）和OmniScan SX（提供单组功能）

全自动WeldROVER扫查器和半自动紧凑型扫查器与OmniScan 探伤仪一起工作

用于设计和分析的NDT SetupBuilder和OmniPC软件

结语

超声技术替代射线成像技术，已经成为检测行业发展的必然趋势，而且超声检测也已经受到多种规范的认可。近些年来，使用更方便、价格更便宜的现代化便携式相控阵设备以及相关软件的出现，为超声检测的普及起到了推波助澜的作用。超声技术在检测行业中不断发展壮大的主要原因在于它可以节省过程成本和时间，可以保障检测人员和周围区域工作人员的安全，而且其所使用的不同的验收标准还可以降低要报废或修理的产品数量。