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相控阵超声在VLGC液罐对接焊缝上的应用

发表时间：2021/8/9 来源：《时代建筑》2021年4期2月下作者：蔡杨杨

[导读] 本文介绍了采用PAUT检测超大型全冷式LPG船（VLGC）液罐对接焊缝的前期验证工作。主要讲述了PAUT检测工艺及验证试板的设计，射线与PAUT试板检测结果对比和实际焊缝的检测对比等工作。

中国船级社实业公司南京分公司蔡杨杨

摘要：本文介绍了采用PAUT检测超大型全冷式LPG船（VLGC）液罐对接焊缝的前期验证工作。主要讲述了PAUT检测工艺及验证试板的设计，射线与PAUT试板检测结果对比和实际焊缝的检测对比等工作。
关键词：PAUT VLGC 试板对比
        VLGC中液罐部位极为关键，低温高压的工作环境对罐体质量要求高，罐体焊缝的检测显得尤为重要。此前罐体焊缝主要采用RT进行检测，费时费力，且具有辐射危害，PAUT技术高效安全，检出率高，故我们进行对比分析工作，来验证PAUT代替RT检测的可靠性。
        1PAUT的工艺设计
        1.1 理论依据
        PAUT采用声波反射的原理来进行检测。通过电子控制各个发射单元的激发时间，利用干涉效应从而获得相应的波束角度及聚焦效果[1]；这样便可以根据检测对象，设计具有针对性的检测方案。
        1.2 软件模拟
        根据标准，采用一组扇扫及两组线扫来完成焊缝检测。一组扇扫实现焊缝体积全覆盖，确保焊缝区域全部检测到；两组线扫主要针对坡口面，利用垂直坡口角度的声竖，检出坡口位置未熔合等缺陷。采用模拟软件ESBEAMTOOL对焊缝及检测波束覆盖进行模拟。
        1.3 硬件设备
        检测主机采用OLYMPUS生产的OMNISCAN MX2设备，它有128个通道，可同时激发32通道，满足多组检测的要求；探头采用5L64-A2探头，晶片成线形阵列，配合SA2-N55S楔块以获得相应的波束角度；扫查器型号为TPVIEW，可以同时夹持多个探头，确保扫查的稳定和高效。
        2试板检测对比
        2.1试板设计
        根据板材及焊接工艺，参考ASME case 2235-9的要求，制作了以下6种规格的验证试板，如下图1所示：

图1 试板规格
设计的缺陷包括表面及内部缺陷，类型有裂纹，未熔合，未焊透，夹渣气孔，具体位置及类型如下图2所示：

        图2 缺陷位置及类型
        2.2检测结果对比
        采集的数据量较大，而超声对于薄板的检测难度比厚板大，所以我们选择最薄的5号试块（板厚10mm）为例，对比PAUT和RT的检测结果，对比如下表1所示：

缺陷所对应的截图如下所示：

        图3试板缺陷信号对比
        2.3对比结论
        PAUT与RT均能检出全部5个缺陷，缺陷位置统一；PAUT检出的缺陷长度比RT检出缺陷长，这是超声波的扩散造成；PAUT可以准确测出缺陷的深度信息，而RT无法判断。因此，PAUT和RT检出的缺陷能够很好的对应，且PAUT可以获得缺陷深度信息，说明PAUT可以替代射线进行现场的检测。
        3PAUT与RT现场对比
        现场作业环境较为复杂，为验证PAUT在现场焊缝中的实际检测效果，随机抽取99个位置进行PAUT和RT对比检测，PAUT共发现3处缺陷，但是RT只检测出其中两处，对比结果如下表2所示：

        现场抽查的缺陷信息PAUT和RT能够相互对应；PAUT比RT多检出一处缺陷，可能是RT对垂直射线方向上的面状缺陷检测灵敏度较低。
        可知PAUT可以胜任液罐对接焊缝的现场检测工作。
        4结语
        通过设置合理的检测工艺，PAUT可以替代RT完成液罐对接焊缝的检测任务，在降低安全风险的同时大大提高检测效率。
参考文献
[1]李衍，小径薄壁管超声相控阵检测. 无损探伤，2012，32(3).
作者信息：蔡杨杨中国船级社实业公司南京分公司（助理工程师）