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使用相控陣技術(shù)

檢測(cè)管道彎頭的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)

相控陣（PA）技術(shù)具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)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(cè)人員使用相控陣儀器檢測(cè)管線時(shí)，通常會(huì)感受到檢測(cè)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(cè)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(cè)中，主要是由于物理方面的一些限制，這些優(yōu)勢(shì)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(duì)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(cè)管道彎頭的曲面，因此檢測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)之外，檢測(cè)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(cè)管道彎頭存在著幾個(gè)缺點(diǎn)。

首先，進(jìn)行射線成像檢測(cè)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(cè)。其次，檢測(cè)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(cè)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(cè)管道彎頭的相控陣解決方案

為了解決堆焊管道彎頭檢測(cè)中存在的固有問題，奧林巴斯開發(fā)了一種用于檢測(cè)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(duì)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(cè)人員更容易地對(duì)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(cè)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(cè)多種不同直徑的管道），以及一個(gè)可提供相對(duì)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(cè)的結(jié)果

檢測(cè)人員使用射線成像方式對(duì)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(chǎng)就可以完成檢測(cè)。FlexoFORM掃查器可以在管線仍然操作的狀態(tài)下對(duì)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(cè)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(cè)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(cè)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(zhǎng)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(cè)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(cè)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(cè)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(shì)特性的總結(jié)

FlexoFORM相控陣解決方案有助于檢測(cè)人員解決管道彎頭檢測(cè)中的一些難題，并成功探測(cè)到堆焊管道的點(diǎn)蝕和分層缺陷。檢測(cè)人員可以在現(xiàn)場(chǎng)無需停止管道操作的情況下，對(duì)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(cè)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(cè)多種直徑的管道。