PAGE19中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEXV油氣管道超聲檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)及分析摘要超聲檢測(cè)設(shè)備經(jīng)過(guò)了這樣的發(fā)展歷程：在二十世紀(jì)八十年代前采用手動(dòng)單探頭超聲檢測(cè)技術(shù)，到八十年代末九十年代初開(kāi)發(fā)出自動(dòng)多探頭多通道超聲檢測(cè)技術(shù)，到了九十年代末開(kāi)發(fā)出全自動(dòng)相控陣多通道超聲檢測(cè)技術(shù)。目前，新型管道全自動(dòng)超聲檢測(cè)儀以相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)為主，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用，這標(biāo)志著在管道焊縫方面的自動(dòng)超聲檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著新型材料的不斷研發(fā)以及檢測(cè)裝置的不斷升級(jí)，對(duì)新產(chǎn)品的質(zhì)量和安全以及可靠性提出了一個(gè)新的挑戰(zhàn)，新的技術(shù)及設(shè)備保障了產(chǎn)品的質(zhì)量等。全自動(dòng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱AUT檢測(cè)）將超聲檢測(cè)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，具有效率高、精度高以及更加直觀的顯著特點(diǎn)。新材料的推廣普及、以及在檢測(cè)速度和可靠性方面不斷提高的要求都極大地帶動(dòng)了全自動(dòng)超聲波檢測(cè)技術(shù)的改善。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用普及也使全自動(dòng)超聲檢測(cè)技術(shù)克服了數(shù)據(jù)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)，進(jìn)一步促進(jìn)了AUT檢測(cè)技術(shù)的推廣應(yīng)用。關(guān)鍵詞：檢測(cè)；全自動(dòng)超聲波；相控陣技術(shù)；衍射波時(shí)差法；焊縫目錄第一章前言 11.1全自動(dòng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)在管線上的使用歷程 11.2超聲檢測(cè)基礎(chǔ) 1第二章AUT檢測(cè)系統(tǒng) 32.1AUT檢測(cè)原理 32.2分區(qū)掃查法 32.3相控陣技術(shù) 42.4TOFD檢測(cè) 52.5AUT檢測(cè)系統(tǒng)組成 62.5.1掃查器 72.5.2數(shù)據(jù)采集單元 72.5.3軟件系統(tǒng) 72.5.4驅(qū)動(dòng)單元 72.5.5輔助系統(tǒng) 82.5.6AUT檢測(cè)系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析 9第三章AUT檢測(cè)的實(shí)踐應(yīng)用 103.1管道焊縫檢測(cè) 103.2儲(chǔ)罐檢測(cè) 103.3AUT檢測(cè)校準(zhǔn)方案設(shè)計(jì) 113.4AUT工藝評(píng)定基本要求 16第四章結(jié)論 17參考文獻(xiàn) 18致謝 19中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEPAGEI第一章前言1.1全自動(dòng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)在管線上的使用歷程全自動(dòng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱AUT檢測(cè)）是由荷蘭公司在五十年代末至60年代出開(kāi)發(fā)出的一種新型超聲檢測(cè)系統(tǒng)，后經(jīng)國(guó)際上眾多知名檢測(cè)公司不斷完善而得到發(fā)展。在七十年代，自動(dòng)焊得到推廣使用，提高了對(duì)檢測(cè)速度和可靠性的要求，這在很大程度上促進(jìn)了全自動(dòng)超聲檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。在七十年代處，NOVA公司開(kāi)始使用自動(dòng)焊，并且RD公司和RTD公司著手開(kāi)發(fā)全自動(dòng)超聲檢測(cè)技術(shù)，在我國(guó)西氣東輸管線工程中引進(jìn)了全自動(dòng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)，在長(zhǎng)距離運(yùn)輸管線檢測(cè)中發(fā)揮了重要作用。目前AUT檢測(cè)技術(shù)正迅猛發(fā)展，尤其是在自動(dòng)焊焊接等眾多領(lǐng)域推廣普及。1.2超聲檢測(cè)基礎(chǔ)超聲檢測(cè)是利用超聲波實(shí)現(xiàn)與工作部件之間的配合，探究反射波、投射波和散射波的特性，對(duì)工作部件進(jìn)行宏觀缺陷、幾何測(cè)量、組織結(jié)構(gòu)等方面的檢測(cè)，從而評(píng)價(jià)其特定用途的技術(shù)。在特種設(shè)備領(lǐng)域中，超聲檢測(cè)通常涉及宏觀缺陷的檢測(cè)和材料厚度的測(cè)量。超聲檢測(cè)具有方向性佳、穿透性強(qiáng)、能量高等優(yōu)點(diǎn)。超聲檢測(cè)要求被檢工件表面打磨光滑，探傷時(shí)需要耦合劑進(jìn)行耦合。常規(guī)縱波超聲探頭的工作方式如同可發(fā)出高頻機(jī)械振動(dòng)的活塞，探頭產(chǎn)生的這種振動(dòng)即為聲波。在壓電超聲換能器（通常稱為晶片）被施加電壓時(shí)，垂直于晶片表面的方向會(huì)受壓變形。電壓消失后，一般在1μs之內(nèi)晶片反彈，產(chǎn)生機(jī)械能脈沖，晶片的工作原理如圖1所示。圖1 晶片的工作原理示意圖同樣道理，如果晶片受到射入超聲的壓力，也會(huì)在其表面產(chǎn)生電壓。這樣，同一個(gè)壓電晶片既可以作為超聲脈沖發(fā)生器，又可以作為超聲脈沖接收器。超聲頻率通常為0.1～50MHz，一般工業(yè)應(yīng)用超聲頻率為0.5～15MHz。超聲基礎(chǔ)是波動(dòng)力學(xué)，因此具有許多與波相關(guān)的現(xiàn)象，如反射、折射、衍射和干涉等現(xiàn)象。

第二章AUT檢測(cè)系統(tǒng)2.1AUT檢測(cè)原理AUT檢測(cè)原理以分區(qū)掃查法及相控陣線性掃查技術(shù)為基礎(chǔ)，以TOFD（Time-of-flight-diffractiontechnique）技術(shù)作輔助，構(gòu)成全自動(dòng)超聲檢測(cè)技術(shù)的主體體系。2.2分區(qū)掃查法圖2－1示出了分區(qū)掃查法的基本工作原理。在該圖中，不同的角度值表示不同的聲束入射角，深淺不同的線段表示不同的角度聲束在壁厚區(qū)域內(nèi)的走勢(shì)，而在圖2－1中的左側(cè)焊縫截面中示出了不同的深淺區(qū)域，表示不同的入射角聲束掃查的有效區(qū)域。從圖中看到，借助不同的角度入射聲束可以對(duì)焊縫截面中的不同區(qū)域進(jìn)行掃描檢測(cè)。與采用焊條的電弧焊相比，由全自動(dòng)焊接產(chǎn)生的缺陷概率顯著降低，而且大多數(shù)缺陷存在于坡口的未熔合和根部的未熔合。故此，這兩種缺陷也是重點(diǎn)要檢測(cè)的目標(biāo)。對(duì)于該工藝來(lái)說(shuō)，在AUT檢測(cè)時(shí)，焊縫沿壁厚方向被分為若干檢測(cè)區(qū)域，例如，按照焊接順序可分為不同的檢測(cè)區(qū)域：根部區(qū)、鈍邊區(qū)、熱焊一區(qū)、熱焊二區(qū)，以及填充區(qū)等，還可以細(xì)分為多個(gè)分區(qū)，例如，也可以將在壁厚方向上尺寸較大的填充區(qū)細(xì)分為填充一區(qū)、填充二區(qū)等，各區(qū)或各分區(qū)平均高度為2～3mm，各區(qū)或各分區(qū)分別利用單獨(dú)的聚焦聲束來(lái)對(duì)本區(qū)熔合線上的未熔合進(jìn)行檢驗(yàn)。探頭角度要依熔合線上的未熔合方向而定，使聲束盡量與未熔合缺陷垂直。圖2－1 分區(qū)掃查原理圖在分區(qū)檢測(cè)方法中，利用聚焦探頭的檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)精度的提高，但聚焦探頭的檢測(cè)范圍比較窄（焦點(diǎn)寬度通常為2～3mm），這樣，對(duì)于不同的分區(qū)，要采用不同的角度和不同的聚焦深度的探頭進(jìn)行檢測(cè)。在使用多探頭系統(tǒng)進(jìn)行這種線性掃查時(shí)，一個(gè)龐大的探頭盤是必要的，這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作不利。AUT檢測(cè)通過(guò)采用相控陣技術(shù)克服了該問(wèn)題。2.3相控陣技術(shù)圖2－2示出了相控陣技術(shù)中的晶片分時(shí)觸發(fā)原理。主要工作原理如下：由多個(gè)晶片制作一個(gè)探頭，針對(duì)不同晶片組使用延遲脈沖進(jìn)行分時(shí)觸發(fā)，其中，采用一組外加脈沖在某個(gè)時(shí)刻對(duì)某一部分晶片進(jìn)行觸發(fā)，生成具有一定角度和聚焦深度的聚焦聲束，在下一時(shí)刻使用另一組脈沖對(duì)另一組晶片進(jìn)行觸發(fā)，生成具有不同角度和不同聚焦深度的另一聚焦聲束，從而對(duì)類似多探頭系統(tǒng)進(jìn)行線性掃查。圖2－2 晶片分時(shí)觸發(fā)原理圖這樣的相控陣探頭在焊縫兩側(cè)的合適位置各布置有一個(gè)，從而就能對(duì)焊接接頭進(jìn)行全面掃查，無(wú)需如單探頭那樣進(jìn)行以鋸齒形式或其它形式的軸向掃查，也實(shí)現(xiàn)對(duì)多探頭系統(tǒng)的分區(qū)掃查，從而大大減小了探頭盤的尺寸，縮短了檢測(cè)時(shí)間，提高了檢測(cè)質(zhì)量。用于工業(yè)無(wú)損檢測(cè)的現(xiàn)代相控陣探頭一般由壓電復(fù)合材料構(gòu)成，具體地說(shuō)就是許多細(xì)小、極薄的壓電陶瓷棒被嵌在聚合物矩陣中。雖然制造這種探頭會(huì)復(fù)雜一些，但是與在其它防磨設(shè)計(jì)相似的壓電陶瓷探頭相比，這種復(fù)合材料探頭在一般情況下可提供的靈敏度會(huì)高出10~30dB。基于相控陣探頭的功能，探頭可分為以下類型：接觸式，延遲線式，角度聲束或水浸式等。在具體應(yīng)用中，材料的特性（如表面粗糙度、溫度、材料內(nèi)缺陷位置等）都會(huì)影響用戶對(duì)探頭類型的選擇。根據(jù)相控陣探頭的形狀可將其分為線性陣列探頭、矩形陣列探頭、環(huán)形陣列探頭等。2.4TOFD檢測(cè)對(duì)于可能發(fā)生在焊縫中部的密集氣孔、裂紋等的非熔合區(qū)缺陷，也可利用上述聚焦聲束進(jìn)行檢測(cè)。除此之外，對(duì)于這種缺陷，相控陣探頭還能使用多個(gè)晶片進(jìn)行TOFD檢測(cè)。TOFD檢測(cè)技術(shù)是根據(jù)超聲衍射現(xiàn)象提出的。該技術(shù)首先在核工業(yè)的在役檢驗(yàn)中使用，此后也逐漸開(kāi)始應(yīng)用在核電、化工、石化、長(zhǎng)距離輸送管道等工業(yè)的厚壁容器和管道中。TOFD也稱為衍射時(shí)差法，是利用發(fā)散縱波以一發(fā)一收的形式實(shí)現(xiàn)的，在焊縫中部的缺陷檢測(cè)率很高，優(yōu)點(diǎn)是：容易檢測(cè)出方向性不良的缺陷，識(shí)別向表面延伸的缺陷，在結(jié)合脈沖反射法使用時(shí)，檢測(cè)效果更佳，缺點(diǎn)是：上下表面存在盲區(qū)，噪聲敏感高，解釋麻煩等。圖2－3示出了TOFD采用在裂紋的尖端位置產(chǎn)生的衍射波來(lái)檢測(cè)該位置。圖2－3 TOFD檢測(cè)示意圖在TOFD技術(shù)應(yīng)用中可以使用單一探頭，但這不推薦，因?yàn)樵趩翁筋^的情況下，返回探頭的衍射波信號(hào)很有可能由有缺陷的反射波遮擋，導(dǎo)致缺陷定位的準(zhǔn)確度降低，在由兩個(gè)探頭組成一發(fā)一收的雙探頭系統(tǒng)的情況下，避免了反射信號(hào)對(duì)衍射波信號(hào)的干擾，這樣在任何情況下都能很好地接收到來(lái)自缺陷端點(diǎn)的衍射波信號(hào)，使大范圍的掃查和大量信號(hào)的快速接收成為可能。因此，雙探頭掃查系統(tǒng)被認(rèn)為是TOFD技術(shù)的基本特征。2.5AUT檢測(cè)系統(tǒng)組成檢測(cè)系統(tǒng)主要有掃查器、數(shù)據(jù)采集單元、軟件系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)單元、傳輸電纜、輔助系統(tǒng)及校驗(yàn)試塊等組成，如圖2－4、圖2－5所示。圖2－4 奧林巴斯AUT檢測(cè)系統(tǒng)主機(jī)圖2－5 國(guó)產(chǎn)AUT檢測(cè)系統(tǒng)2.5.1掃查器掃查器是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可重復(fù)的掃查的小型機(jī)械掃查裝置，在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下完成對(duì)環(huán)焊縫的周向檢測(cè)。掃查器頭的設(shè)計(jì)符合IP66定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，裝有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、一個(gè)編碼器、兩個(gè)相控陣探頭、兩個(gè)TOFD探頭以及一個(gè)溫度傳感器。一條鎧裝線纜包含了所有必要的線纜，其中還包括用于耦合的水管。掃查器上安裝有探頭支架，可承載一對(duì)線性相控陣探頭和兩組TOFD探頭。相控陣探頭和TOFD探頭分別由楔塊提供保護(hù)，楔塊上存在硬質(zhì)合金磨釘，從而減小磨損，檢測(cè)時(shí)楔塊上面出水孔須通過(guò)水泵供水進(jìn)行耦合。超聲波探頭模塊可以快速地連接和拆除，通過(guò)探頭支架與探頭盤連接。2.5.2數(shù)據(jù)采集單元數(shù)據(jù)采集單元是整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的核心，完成超聲的激發(fā)、接收、時(shí)間序列控制、以及預(yù)處理，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的數(shù)據(jù)通過(guò)通信接口發(fā)送到計(jì)算機(jī)，用于顯示和評(píng)估檢測(cè)結(jié)果。數(shù)據(jù)采集單元由以下構(gòu)成：通道切換電路，前置放大器，增益調(diào)節(jié)器，發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路，延時(shí)控制器，A/D轉(zhuǎn)換器、同步時(shí)鐘電路，高壓可調(diào)電源以及通信接口等。2.5.3軟件系統(tǒng)AUT軟件系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集軟件和用于數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)復(fù)現(xiàn)軟件兩個(gè)部分組成。數(shù)據(jù)采集軟件包括坡口參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行參數(shù)設(shè)置以及超聲方案的計(jì)算、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)等模塊；數(shù)據(jù)復(fù)現(xiàn)軟件包括數(shù)據(jù)的復(fù)現(xiàn)、TOFD校準(zhǔn)、缺陷評(píng)判等模塊。2.5.4驅(qū)動(dòng)單元AUT系統(tǒng)掃查器的驅(qū)動(dòng)單元（MCDU）是一個(gè)伺服控制系統(tǒng)，它包括伺服控制器、編碼器、電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)。電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)有兩種方式，一種方式是指定運(yùn)行距離，此時(shí)程序或串行主機(jī)必須說(shuō)明目標(biāo)位置以及運(yùn)行到該位置所需的最大速度和最大加速度，一旦這三個(gè)參數(shù)被設(shè)定，啟動(dòng)“開(kāi)始”命令將啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖2－6所示，需在“距離”欄輸入要行走的距離，在“速度”欄輸入最大速度，點(diǎn)擊“目的地”即可到達(dá)指定位置。第二種方式是不指定目的地，只通過(guò)“前進(jìn)”/“后退”和“停止”命令控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，此時(shí)程序需要設(shè)置速度以及加速度兩個(gè)參數(shù)即可，點(diǎn)擊“前進(jìn)”或“后退”電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，點(diǎn)擊“停止”控制電動(dòng)機(jī)的停止。電動(dòng)機(jī)控制界面如圖2－6所示。圖2－6 電動(dòng)機(jī)控制界面2.5.5輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)包括檢測(cè)電纜、配電箱、AUT供水系統(tǒng)、AUT電池箱、以及其它連接件。檢測(cè)電纜的完整性對(duì)檢測(cè)結(jié)果的可靠性至關(guān)重要，檢測(cè)電纜在工程檢測(cè)中是一種損耗件。配電箱的作用是為掃查器以及水泵提供電源，并進(jìn)行電源開(kāi)關(guān)控制；與掃查器連接線纜為一根網(wǎng)線和一根電源線，與水泵控制箱連接線纜為一根電源線，與計(jì)算機(jī)連接的是一根網(wǎng)線。AUT檢測(cè)時(shí)需要用水或其它液體作為耦合劑，需配備包括增壓泵、過(guò)濾裝置、供電電源、配電箱在內(nèi)的供水系統(tǒng)，水泵控制箱負(fù)責(zé)為水泵提供電源、進(jìn)行啟?？刂?。AUT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集單元、掃查器驅(qū)動(dòng)、水泵、計(jì)算機(jī)均使用直流電源，這些電源可以通過(guò)AC220V市電或發(fā)電機(jī)供電經(jīng)電源控制模塊轉(zhuǎn)換而來(lái)，也可以用鋰電池箱直接供電，發(fā)電機(jī)的供電有時(shí)會(huì)產(chǎn)生雜波干擾，鋰電池供電非常穩(wěn)定，沒(méi)有雜波干擾。2.5.6AUT檢測(cè)系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析（1）信號(hào)幅值突然大幅下降。在耦合水系統(tǒng)、探頭間距、防磨釘均正常的情況下，是由于相控陣探頭和楔塊之間的耦合劑缺失造成的，在探頭和楔塊之間添加耦合油。（2）檢測(cè)無(wú)法觸發(fā)。檢查編碼器連接線是否接觸良好。（3）電動(dòng)機(jī)通信連接不上。檢測(cè)電動(dòng)機(jī)串口號(hào)設(shè)置是否正確，從控制面板看串口轉(zhuǎn)USB分配的串口號(hào)；檢查急停是否按下。（4）檢測(cè)一半時(shí)停止觸發(fā)，之后數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。檢查航空插頭接頭接觸是否良好。（5）儀表箱過(guò)熱?？赡茉蚴侵评淠K功能失效。可檢查制冷模塊是否有效，如果失效，更換制冷模塊。（6）掃查器不按指令行走。在電纜連接正確的情況下，產(chǎn)生該故障可能有多種原因，如編碼器、馬達(dá)、變速齒輪出現(xiàn)故障，掃查器曲率不正確、編碼器或馬達(dá)接口進(jìn)水等，可對(duì)其逐一進(jìn)行檢查，如果確定是元件損壞，只需對(duì)其進(jìn)行更換即可；如果是進(jìn)水，需要將其打開(kāi)，清除內(nèi)部積水和鐵銹，并喲個(gè)吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行烘干，必要時(shí)更換干燥劑，最后再用密封膠將其邊緣密封。（7）掃查器行走距離不準(zhǔn)確，在機(jī)械部分正常的情況下，可能是由于編碼器沒(méi)有校準(zhǔn)。按操作步驟校準(zhǔn)編碼器。

第三章AUT檢測(cè)的實(shí)踐應(yīng)用3.1管道焊縫檢測(cè)AUT檢測(cè)適用于對(duì)自動(dòng)焊接或半自動(dòng)焊接的大直徑管道的焊縫內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)，具有直觀的圖形顯示。射線檢測(cè)從底片上不能顯示缺陷的自身高度和深度位置，但其圖像具有直觀性。與射線檢測(cè)相比，AUT檢測(cè)形成的圖像不僅可以顯示缺陷長(zhǎng)度，還可以準(zhǔn)確判斷缺陷高度和深度，即缺陷圖像跨越幾個(gè)分區(qū)，這幾個(gè)分區(qū)的高度和就是該缺陷高度，分區(qū)越細(xì)，高度判斷越準(zhǔn)確。AUT圖形顯示應(yīng)由專業(yè)軟件支持，目前國(guó)內(nèi)廣泛采用R/D公司的“PipeWIZARD”軟件，它是檢測(cè)管道焊縫的專業(yè)軟件。AUT系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)在檢測(cè)過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析，并用顏色塊將不同分區(qū)接收到的信號(hào)分別表示在帶狀圖中各自的分區(qū)帶內(nèi)。分別表述如下：（1）顏色塊的高度代表了缺欠在本分區(qū)所屬聲束上的位置，例如某帶狀圖的寬度（檢查閘門）設(shè)為熔合線前后各3mm，若顏色塊的高度為此帶狀圖寬度的50％，則所代表的缺欠正好在熔合線上。（2）顏色塊的顏色代表缺欠反射回波的幅值，例如在設(shè)定的檢測(cè)靈敏度下，可規(guī)定回波幅值超過(guò)滿刻度的5％用綠色表示，幅值超過(guò)40％用紅色表示，幅值超過(guò)80％用黃色表示（實(shí)際檢測(cè)應(yīng)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)而定）。（3）顏色塊沿帶狀圖的長(zhǎng)度代表缺欠沿焊縫的周向長(zhǎng)度，直接根據(jù)圖中標(biāo)尺測(cè)量即可。判讀AUT圖像，需要有相應(yīng)專業(yè)培訓(xùn)資格人員進(jìn)行，并且還需要一定的專業(yè)知識(shí)和實(shí)際檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)。3.2儲(chǔ)罐檢測(cè)隨著超聲檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，目前研制出的便攜式AUT檢測(cè)系統(tǒng)可以方便地應(yīng)用于壓力容器、大型球罐的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。通過(guò)使用自動(dòng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了更全面的缺陷檢測(cè)能力，在儲(chǔ)罐自動(dòng)焊縫檢測(cè)中具有實(shí)際使用價(jià)值。AUT檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和成像、脈沖回波和TOFD掃查及分析等手動(dòng)或電機(jī)控制下的全自動(dòng)檢測(cè)。這些條件的改善為自動(dòng)超聲檢測(cè)技術(shù)方便地應(yīng)用于工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)創(chuàng)造了條件。3.3AUT檢測(cè)校準(zhǔn)方案設(shè)計(jì)AUT檢測(cè)校準(zhǔn)方案分為熔合區(qū)方案設(shè)計(jì)、體積型通道方案設(shè)計(jì)、耦合通道方案設(shè)計(jì)等，以1219mm×18.4mmCRC型復(fù)合坡口圖為例設(shè)計(jì)檢測(cè)校準(zhǔn)方案，如圖3－1所示。圖3－11219mm×18.4mm壁厚坡口示意圖根部通道方案采用自發(fā)自收方案，為產(chǎn)生最大能量的反射，主聲束盡量垂直于根部坡口面，掃查角度可選為52.5°，如圖3－2所示。圖3－2根部檢測(cè)方案鈍邊通道方案可采用自發(fā)自收和串列檢測(cè)方案，若采用自發(fā)自收檢測(cè)，主聲束選擇通常為65°～75°，圖3－3中為70°的路徑度，聲束角度也不能過(guò)大，角度越大，超聲衰減越大，受溫度影響也越大。另一種方法是選擇串列掃查檢測(cè)鈍邊（圖3－4），對(duì)常規(guī)探頭只有通過(guò)探頭位置的調(diào)整以檢測(cè)到反射信號(hào)；相控陣探頭具有靈活的優(yōu)勢(shì)，雖然探頭位置固定，但可以通過(guò)調(diào)整接收晶片接收反射信號(hào)。圖3－3鈍邊區(qū)自發(fā)自收檢測(cè)方案圖3－4鈍邊區(qū)串列檢測(cè)方案熱焊區(qū)通道檢測(cè)方案采用自發(fā)自收方式，使主聲束垂直于坡口面，采用45°的角度檢測(cè)。但在實(shí)際掃查中，有時(shí)需要將熱焊區(qū)通道方案改為50°，以求避開(kāi)對(duì)根部的影響，防止偽信號(hào)的產(chǎn)生。熱焊區(qū)檢測(cè)方案如圖3－5所示。圖3－5熱焊區(qū)檢測(cè)方案對(duì)于目前坡口形狀來(lái)說(shuō)，填充區(qū)角度一般都比較小，若采用自發(fā)自收方式難以接收到反射回波，一般填充區(qū)通道檢測(cè)方案采用串列方式，發(fā)射角度一般為45°～50°，接收角度等于發(fā)射角度加上2倍的坡口角度。填充區(qū)檢測(cè)方案如圖3－6所示。但最后一個(gè)填充區(qū)與其它填充區(qū)不同，采用自發(fā)自收方式檢測(cè)，如圖3－7所示。圖3－6填充區(qū)檢測(cè)方案圖3－7最后一個(gè)填充區(qū)檢測(cè)方案體積型通道方案檢測(cè)與普通通道方案不同，主要關(guān)注坡口內(nèi)部的體積型缺陷，不是簡(jiǎn)單的一組聚焦聲束，一般采用45°的主聲束掃查，自發(fā)自收，如圖3－8所示。圖3－8體積型通道檢測(cè)方案耦合通道用于監(jiān)測(cè)探頭表面與被檢工件表面是否耦合良好，耦合通道和普通通道方案有區(qū)別，可采用一發(fā)一收的模式（圖3－9），也可以采用自發(fā)自收模式，垂直打到工件表面，利用工件表面的反射回波情況來(lái)檢測(cè)。圖3－9耦合通道一發(fā)一收模式檢測(cè)方案自動(dòng)焊過(guò)程通常不易于產(chǎn)生橫向裂紋，但不能排除在特定時(shí)候出于工程安全方面的考慮，要求對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。在AUT應(yīng)用中，這將要求特殊的探頭配置。圖3－10為移除焊帽后進(jìn)行橫向裂紋檢測(cè)示意圖。圖3－10移除焊帽橫向裂紋檢測(cè)如果未移除焊帽，要實(shí)現(xiàn)橫向探頭的耦合檢查，唯一的選擇是采用一發(fā)一收配置，將探頭跨過(guò)焊縫，并與焊縫軸保持30°～60°之間的任意傾斜角度，如圖3－11所示。圖3－11帶余高的橫向檢測(cè)3.4AUT工藝評(píng)定基本要求AUT工藝評(píng)定應(yīng)先審閱待評(píng)定單位的AUT檢測(cè)質(zhì)量保證體系文件和工藝文件，根據(jù)工程需求設(shè)計(jì)并加工測(cè)試焊縫，進(jìn)行評(píng)定試驗(yàn)并記錄結(jié)果。AUT工藝評(píng)定試驗(yàn)包括重復(fù)性試驗(yàn)、溫度靈敏度試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)，AUT工藝評(píng)定試驗(yàn)完成后應(yīng)進(jìn)行X射線、水浸超聲波、TOFD檢測(cè)（符合條件時(shí)）補(bǔ)充無(wú)損探傷試驗(yàn)，最后進(jìn)行宏觀切片，根據(jù)切片結(jié)果以及檢測(cè)結(jié)果評(píng)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，形成AUT工藝評(píng)定報(bào)告。AUT工藝評(píng)定旨在提供一套科學(xué)程序方法，通過(guò)對(duì)比多種檢測(cè)方法，根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算，得到95％置信區(qū)間下的檢出率（POD）曲線，對(duì)檢測(cè)公司的AUT檢測(cè)能力進(jìn)行定量評(píng)估。

第四章結(jié)論AUT檢測(cè)是針對(duì)焊縫坡口未熔合缺陷，利用分區(qū)掃查法對(duì)焊縫的不同分區(qū)設(shè)置不同的延時(shí)聚焦方案，同時(shí)輔以體積型通道和TOFD通道，實(shí)現(xiàn)整個(gè)焊縫的全覆蓋，對(duì)任意分區(qū)未熔合缺陷檢測(cè)靈敏度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。AUT檢測(cè)不僅能夠測(cè)量缺陷的長(zhǎng)度，還能測(cè)量缺陷的高度，能及時(shí)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果反饋指導(dǎo)自動(dòng)焊的施工，調(diào)整自動(dòng)焊焊接參數(shù)，避免相同位置連續(xù)出現(xiàn)相同的缺陷。實(shí)踐證明，AUT檢測(cè)具有與射線、A型單晶片超聲檢測(cè)相比更高的缺陷檢測(cè)率，尤其是對(duì)坡口未熔合