從事無(wú)縫鋼管行業(yè)的人都知道，由于材料、生產(chǎn)工藝、加工技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備等等諸多因素的影響，無(wú)縫鋼管產(chǎn)品在一些工序中不可避免地會(huì)產(chǎn)生裂紋、分層、夾渣、氣孔等缺陷，當(dāng)然這些缺陷在有限范圍內(nèi)是允許存在的。不過(guò)，也正是因?yàn)檫@些缺陷的存在，無(wú)損檢測(cè)也就成為無(wú)縫鋼管質(zhì)量監(jiān)控的有效手段之一。說(shuō)到無(wú)損檢測(cè)，方法有很多，比如常規(guī)的有超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、漏磁檢測(cè)、渦流檢測(cè)等都是檢測(cè)無(wú)縫鋼管缺陷的可選方法，當(dāng)然，我們也要注意需要在無(wú)縫鋼管不同工序操作階段有針對(duì)性的選擇這些方法。

超聲檢測(cè)一般主要是用于所有主要生產(chǎn)工序（如軋制、熱處理、冷加工、熱加工、定徑、矯直等）完成后進(jìn)行的無(wú)損檢測(cè)方法。傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)方法主要使用的設(shè)備為脈沖反射式多通道或單通道超聲波探傷儀。有關(guān)無(wú)縫鋼管這些傳統(tǒng)超聲檢測(cè)方法，我國(guó)都制定了相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)定。比如GB/T 31925-2015《厚壁無(wú)縫鋼管超聲波檢驗(yàn)方法》、GB/T 5777-2019  《無(wú)縫和焊接（埋弧焊除外）鋼管縱向和/或橫向缺欠的全圓周自動(dòng)超聲檢測(cè)》、GB/T 20490-2006《承壓無(wú)縫和焊接（埋弧焊除外）鋼管分層的超聲檢測(cè)》、GB/T 18256-2015《鋼管無(wú)損檢測(cè) 用于確認(rèn)無(wú)縫和焊接鋼管（埋弧焊除外）水壓密實(shí)性的自動(dòng)超聲檢測(cè)方法》等標(biāo)準(zhǔn)。

相控陣超聲檢測(cè)是近些年來(lái)興起的無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)。該技術(shù)是將常規(guī)超聲技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，其核心技術(shù)就是利用計(jì)算機(jī)控制相控陣超聲探頭上的多個(gè)相互獨(dú)立的壓電晶片，使其按一定延遲時(shí)間激發(fā)和接收超聲波，從而達(dá)到改變聚焦特性、聲束偏轉(zhuǎn)、聲束位移的相控效果。由于相控陣超聲檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了柔性的檢測(cè)超聲聲束控制，得以達(dá)到更高的靈敏度和分辨率，檢測(cè)更寬的角度范圍并實(shí)現(xiàn)連續(xù)電子掃描成像，從而大大提高了超聲無(wú)損檢測(cè)的能力和可達(dá)性，實(shí)現(xiàn)了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步。

與常規(guī)超聲相比，相控陣超聲具有如下特點(diǎn)：

1.掃查覆蓋范圍大、檢測(cè)速度快、效率高等；

2.檢測(cè)結(jié)果直觀、可實(shí)時(shí)顯示，且結(jié)果可保存；

3.聚焦區(qū)域的聲場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于常規(guī)超聲；

4.缺陷定位、定量誤差小，檢測(cè)靈敏度高等

我國(guó)有關(guān)相控陣超聲檢測(cè)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 32563-2016 《無(wú)損檢測(cè) 超聲檢測(cè) 相控陣超聲檢測(cè)方法》。但是GB/T 32563-2016 主要適用的是細(xì)晶鋼焊焊接頭的檢測(cè)。對(duì)于無(wú)縫鋼管來(lái)說(shuō)，有針對(duì)性的相控陣超聲檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)并未出臺(tái)。如果一定要參考，GB/T 5777-2019 給出的方法倒也可供參考。不過(guò)GB/T 5777主要適用的是無(wú)縫鋼管的縱向欠缺或橫向欠缺的檢測(cè)。而相控陣超聲檢測(cè)不僅對(duì)這兩種欠缺可以有效檢測(cè)，而且尤其是對(duì)鋼管金屬連續(xù)性的缺陷可以有效檢測(cè)。既然國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)欠缺，那么我們?cè)撊绾尾捎每茖W(xué)的方法來(lái)進(jìn)行相控陣超聲檢測(cè)呢？為了方便大家了解最新的相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)，下面我們就該方法的需要了解的一些基本要求，儀器和設(shè)備要求、部分檢測(cè)方法為大家介紹一下。

一、基本要求

關(guān)于相控陣超聲檢測(cè)基本要求，我們首先要知道如果選擇該檢測(cè)方法，一定應(yīng)在鋼管生產(chǎn)工序熱處理之后進(jìn)行，檢測(cè)時(shí)應(yīng)選用耦合效果良好并無(wú)損于鋼管表面的耦合介質(zhì)，.被檢測(cè)鋼管的內(nèi)外表面應(yīng)光滑潔凈、端部無(wú)毛刺并具有良好的平直度，以保證檢測(cè)結(jié)果的可靠性。檢測(cè)人員應(yīng)按照國(guó)內(nèi)或國(guó)際公認(rèn)的無(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定細(xì)則或標(biāo)準(zhǔn)接受適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)和資格鑒定，以滿足使用標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)、分析、報(bào)告等工作。相控陣超聲檢測(cè)人員應(yīng)具有實(shí)際檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)并掌握相應(yīng)的金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)。相控陣超聲檢測(cè)人員的資質(zhì)和能力需經(jīng)需求方認(rèn)可。

二、儀器和設(shè)備要求

有關(guān)儀器和設(shè)備的要求主要可以分為對(duì)儀器的要求、探頭的要求、檢測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)的要求三部分。

1.檢測(cè)儀器應(yīng)滿足以下要求：

a)檢測(cè)無(wú)縫鋼管的相控陣超聲儀器通道數(shù)宜大于 16/64。

b)延時(shí)精度應(yīng)小于等于 10ns；

c)延時(shí)范圍應(yīng)大于等于 1μs；

d)增益范圍應(yīng)大于等于 60dB；

e)增益步進(jìn)應(yīng)小于等于 1dB；

f)垂直線性誤差應(yīng)小于 3%；

g)增益誤差應(yīng)小于 1dB/60dB。

2.探頭要求：

a)晶片寬度應(yīng)小于等于鋼中的橫波波長(zhǎng)；

b)晶片數(shù)量宜大于 64。

3.檢測(cè)系統(tǒng)要求：

a)完好通道靈敏度波動(dòng)應(yīng)小于 6dB；

b)補(bǔ)償后完好通道靈敏度波動(dòng)應(yīng)小于等于 2dB；

c)每個(gè)孔徑內(nèi)損壞通道應(yīng)不超過(guò) 25%；

d)掃描聲束靈敏度波動(dòng)應(yīng)小于 6dB；

e)補(bǔ)償后掃描聲束靈敏度波動(dòng)應(yīng)小于等于 2dB；

f)檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)能同步記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)和（二維或沿預(yù)定螺線一維）探頭掃查位置編碼信號(hào)；

g)位置編碼信號(hào)的分辨率應(yīng)小于聲束在掃查方向的寬度。

三、測(cè)定方法

有關(guān)無(wú)縫鋼管相控陣超聲檢測(cè)方法，如果我們需要檢測(cè)分層缺陷是，可以采用相控陣線性掃查技術(shù)，垂直入射被檢管道。如果是檢測(cè)縱向缺陷時(shí)，可采用順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)方向的周向橫波進(jìn)行檢測(cè)。如果是檢測(cè)橫向缺陷，可采用前和后兩個(gè)方向的軸向橫波進(jìn)行檢測(cè)。除了少量端部盲區(qū)外，檢測(cè)缺陷的聲束應(yīng)覆蓋掃查全管體。端部盲區(qū)應(yīng)不大于 50mm 或 1.5 倍壁厚兩者之中較大者。檢測(cè)的頻率應(yīng)在 1MHz～15MHz 之間選擇。

相控陣超聲軸向電子掃查方式

1.相控陣超聲主動(dòng)孔徑應(yīng)不大于 30mm；當(dāng) U1（L1）等級(jí)且外徑不大于 50mm 時(shí)，主動(dòng)孔徑宜不大于 15mm。

2.檢測(cè)橫向缺陷時(shí)，主動(dòng)孔徑方向應(yīng)相位控制具有合適的軸向入射角。

3.主動(dòng)方向延時(shí)法則宜不聚焦。

4.電子掃查步進(jìn)量不大于聲束在軸向最窄處的一半。

5.相控陣非主動(dòng)孔徑宜針對(duì)被檢管道直徑具有合適的尺寸和自然聚焦特性

6.檢測(cè)縱向缺陷時(shí)，非主動(dòng)孔徑方向應(yīng)具有合適的自然入射角或偏心距（水浸法）。

7.自動(dòng)檢測(cè)時(shí)，周向掃查速度應(yīng)使單個(gè)電子掃描聲束在重復(fù)周期內(nèi)掃過(guò)的距離不大于最窄的周向工件表面等效聲束寬度三分之一。

相控陣超聲周向電子掃查方式

1.相控陣非主動(dòng)孔徑應(yīng)不大于 25mm；當(dāng) U1（L1）等級(jí)且外徑不大于 50mm 時(shí)，非主動(dòng)孔徑宜不大于 12.5mm。

2.檢測(cè)橫向缺陷時(shí)，非主動(dòng)方向應(yīng)具有合適的自然軸向入射角。

3.非主動(dòng)方向不宜聚焦。

4.相控陣超聲主動(dòng)孔徑應(yīng)針對(duì)被檢管道直徑具有合適的尺寸和相位控制聚焦特性。

5.檢測(cè)縱向缺陷時(shí)，主動(dòng)方向應(yīng)相位控制具有合適的入射角或偏心距（水浸法）。

6.電子掃查步進(jìn)量應(yīng)不大于聲束在圓周方向最窄的探頭等效寬度的一半。

7.自動(dòng)檢測(cè)時(shí)，軸向掃查速度應(yīng)使單個(gè)電子掃描聲束在重復(fù)周期內(nèi)掃過(guò)的距離不大于最窄的軸向聲束寬度三分之一。

軸向聲束寬度測(cè)定方法

1.本測(cè)定方法應(yīng)采用聲束校準(zhǔn)試塊。

2.將探頭放置于管道表面，首先沿管道軸向方向移動(dòng)探頭，找到外壁端角的最高反射點(diǎn)將A掃信號(hào)調(diào)節(jié)至滿屏 80%高度，然后向前移動(dòng)探頭，當(dāng)A掃信號(hào)降低至 40%時(shí)，探頭對(duì)應(yīng)點(diǎn)即為聲束寬度的左端點(diǎn)，同樣向后移動(dòng)探頭當(dāng)A掃信號(hào)降低至 40%時(shí)，探頭對(duì)應(yīng)點(diǎn)即為聲束寬度的右端點(diǎn)。兩端點(diǎn)之間的距離即為該端角的聲束寬度。

3.按照同樣的方法測(cè)量出內(nèi)壁端角的聲束寬度。

4.比較兩個(gè)聲束寬度的值，較小者為軸向聲束寬度。

5.當(dāng)管道厚徑比較大，不能檢測(cè)出內(nèi)壁端角信號(hào)時(shí)，可采用豎孔中部反射信號(hào)替代。

周向聲束寬度測(cè)定方法

1.本測(cè)定方法應(yīng)采用聲束校準(zhǔn)試塊。

2.將探頭放置于管道表面，首先沿管道圓周方向移動(dòng)探頭或管道，利用二次波找到外壁端角的最高反射點(diǎn)將A掃信號(hào)調(diào)節(jié)至滿屏 80%高度，然后向左移動(dòng)探頭或管道，當(dāng)A掃信號(hào)降低至 40%時(shí)，探頭對(duì)應(yīng)點(diǎn)即為聲束寬度的左端點(diǎn)，同樣向右移動(dòng)光標(biāo)當(dāng)A掃信號(hào)降低至 40%時(shí)，探頭對(duì)應(yīng)點(diǎn)即為聲束寬度的右端點(diǎn)。兩端點(diǎn)之間的管道圓周距離即為該端角的聲束寬度。

3.按照同樣的方法測(cè)量出內(nèi)壁端角的聲束寬度。

4.比較兩個(gè)聲束寬度的值，較小者為軸向聲束寬度。

5.當(dāng)管道厚徑比較大，不能檢測(cè)出內(nèi)壁端角信號(hào)時(shí)，可采用豎孔中部反射信號(hào)替代。

斜向缺陷的超聲波檢測(cè)

1.供需雙方協(xié)商，可對(duì)無(wú)縫鋼管中斜向缺陷進(jìn)行超聲波檢測(cè)。

2.檢測(cè)斜向缺陷時(shí)聲束在管壁內(nèi)呈螺旋傳播。

3.斜向槽應(yīng)在試樣的外表面加工，或內(nèi)外表面各加工一個(gè)，內(nèi)外槽口的名義尺寸相同。斜向槽只

4.適合于公稱外徑大于 133 mm的鋼管，斜向槽與鋼管軸線角度應(yīng)不大于 45°。

5.斜向槽的人工缺陷尺寸參照表A.1 人工缺陷尺寸執(zhí)行。

相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)對(duì)不同形貌特征的無(wú)縫鋼管分層缺陷均能有效地檢出，并能準(zhǔn)確提供定量、定位檢測(cè)數(shù)據(jù)，從而為檢測(cè)人員提供有利的數(shù)據(jù)支持。與此同時(shí)，利用多種顯示模式，將分層缺陷三維立體地展示給檢測(cè)員，有利于對(duì)缺陷危害的分析和判斷。通過(guò)采用先進(jìn)的相控陣超聲檢測(cè)無(wú)縫鋼管質(zhì)量，可以有效促進(jìn)檢測(cè)效率提升，增強(qiáng)產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)為推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化升級(jí)創(chuàng)造條件，對(duì)規(guī)范市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，引導(dǎo)市場(chǎng)良性發(fā)展，對(duì)于加快我國(guó)鋼管水壓密實(shí)性電磁檢測(cè)技術(shù)快速發(fā)展，也具有積極的促進(jìn)作用。