超声相控阵技术在钢制对接焊缝检测中的应用研究.docx

超声相控阵技术在钢制对接焊缝检测中的应用研究摘要：焊接技术是目前工业领域应用较为广泛的技术之一焊缝连接结构具有周期短、密封性好、重量轻等特点同时以其良好的力学性能得到青睐。然而焊接过程中产生的内部缺陷却大大降低了焊接性能。超声相控阵能够实现复杂零件和盲区的检测具有灵敏度高、结果直观实时显示的优点在钢制对接焊缝检测中的具有明显的应用优势。关键词：超声相控阵技术；对接焊缝检测；无损检测DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.0290绪论钢材是现代化建设不可或缺的重要材料之一其应用范围有目共睹。而焊接是加工钢材的重要的重要技术手段之一科学技术的发展使钢材的焊接性能不断提升但仍不可避免的产生些许的缺陷。超声相控阵技术以其独特的优势成为钢制对接焊缝检测中的重要应用技术。1超声相控阵技术的起源与发展超声波被人类所发现并作为一种检测技术应用可追溯到第一次世界大战期间被用于对水下目标的追踪。近百年来超声检测技术在各个领域都发挥了不可替代的重要作用。科技的发展也使各种新技术相互融合进步新技术不断衍生。超声相控阵技术逐渐走入人们的视野当中。超声相控阵技术源于相控阵雷达在相控阵雷达的使用过程中众多的子天线但愿有序的排列每个子单元的电磁波幅度和延时均可控能够达到一定空间范围内形成相对灵活的雷达波束。与之类似超声相控阵由众多压电阵组成的阵列换能器达到声波发射与接收的目的。[1]近些年来超声相控阵技术的应用范围越来越广泛最初的应用就是医学中的B型超声检测与诊断技术其应用了超声相控技术以实现动态的聚焦其利用了相控阵所使用换能器快速移动的特点使声束形成所检测器官的影像。其次利用它控制局部升温可达到热疗的效果能够在很大程度上提升目标组织的吸收率。在超声相控阵技术起步的发展时期其系统的复杂性较高检测存在很大的困难且需要高额的检测成本其在工业无损检测上的应用受到了极大的限制。科技的发展使我们的生活日新月异中国造船业崛起船舶工业中对技术精度的要求越来越高超声相控阵无损检测技术得到了用武之地。船舶检测过程复杂检测量大检测条件较为苛刻超声相控阵检测技术的高精度、聚焦性、灵活直观的特点使之越来越受到重视。同时计算机软硬件技术的同步发展数据分析处理能力的提升、纳秒脉冲信号控制、压电符合材料等高新技术领域的技术的崛起也使超声相控阵检测技术的应用性大为提高。目前已经被广泛的应用在石油天然气、航空航天、核能建设、机械制造等各个领域的无损检测。超声相控阵无损检测技术受到越来越多的关注也成为众多专家学者的研究内容其应用性也不断提升应用前景被大多数学者所看好[2]。2超声相控阵技术在钢制对接焊缝检测中的应用钢材是工业化社会进步与发展的重要材料而焊接是钢材得以应用的重要技术之一。对于焊接过程中形成的缺陷进行检测是保证工件质量的重要环节。超声相控阵无损检测具备独特的优势使其在钢制对接焊缝检测中收到青睐。2.1钢制焊缝的检测钢材是现代社会建设过程中不可或缺的重要材料之一其应用十分广泛涉及到社会生活的方方面面。焊接则是钢铁材料加工成型的重要手段之一也是各国越来越重视的先进制造技术之一。现今焊接技术也向着日益轻型化大型化的方向发展焊接效果也不断提升带来了十分可观的经济效益成为国内外许多学者和工程人员重要的研究内容。焊接技术包括物理化学两方面的方法实现材料间的重组连接具有韧性好、强度高、重量轻密封性好的优点。我国的许多大型工程如三下大坝、铁路与公路的建设过程中均广泛的应用了焊接技术钢板的焊接技术也不断取得新的突破。但是焊接过程中也很容易产生各种缺陷对各种缺陷的检测是保证工件、工程质量的重要环节。超声相控阵检测技术以其独特的优势在钢制焊缝检测方面受到越来越多的关注。2.2超声相控阵检测技术的原理与特点超声相控阵技术被应用于无损检测目前已经到了大范围的实际应用阶段。超声相控阵技术实际上是通过对换能器阵列中各阵元进行控制改变激励脉冲时间的延迟以此来达到影响每一个阵元所发出的声束到达检测物体每个面每个点时的香味的关系进一步完成改变声束方位和聚集点的变化并以此为依据进行成像。因为相控阵阵元可动态的改变延迟时间因而超声相控阵检测中的探头探伤实际上是利用了声束可动态聚焦以及角度可控两大特性。与传统的普通超声检测技术相比其优势主要体现在以下几点：首先聚焦深度与声束的角度都是可控的可满足更加复杂的区域和位置的检测；其次能够完成高速的电子扫描可通过晶片组合进行专场控制；最后在声场强度上也远胜于普通的超声检测技术可在很大程度上将声束在检测材料中衰减的影响降低也可在一定范围内使用更高的检测频率。2.3超声相控阵技