国家电投集团青海黄河电力技术有限责任公司
摘要:本文以相控阵超声新技术为研究背景,对该技术在电站设备检测中的要点进行探讨。首先阐述超声相控阵检测无损检测技术的内涵及特点,然后探讨电站设备无损检测相控阵超声新技术的要点,以通过论述后可给相关工作人员提供一些参考。
关键词:电站设备;相控阵;超声检测;新技术应用
引言
相控阵超检测技术具备穿透能力强、检测结果精确、易于实现等特点,将其应用到电站设备检测中可以大大提升工作效率。因此,分析相控阵超声检测技术的应用要点,掌握技术的应用措施非常有意义。
1.超声相控阵检测技术
超声相控阵检测技术是现代科学技术发展之下的产物,其以惠更斯原理作为基础研发而应用的,将多个晶片组合后形成探头开展检测工作。在具体的应用中,要结合相应规则和标准,应用时序激活探头中的一组或者全部晶片,而相控仪器的检测能力对于最终的工作效果产生直接的影响。激活晶片后,在内部会形成超声波,这就是次波。系统内各个晶片出现的次波会有相互影响,所以会导致新波阵面的形成,还会存在相互传播作用,从而形成符合人们使用需要的超声波束检测元件。
2.无损检测技术
无损检测就是以不损坏元件作为目标,应用物理特性将被检测对象的内外缺陷的位置、形状、大小、扩展趋势等全面的了解,利用现代化检测技术进行应用。在传统的技术应用中,无损检测技术属于宏观不连续的技术,只能对应用了一定时间的结构部件开展检测工作。而经过大量的实际经验总结可以发现,应用无损检测技术在材料生产、应用的各个环节都可以发挥出非常好的效果,所以被逐步的推广和使用,产生非常好的效果。就目前现状而言,随着我国技术不断发展无损检测技术类型有很多中,例如超声检测技术、X射线检测技术与磁粉检测等诸多技术。
3.超声相控阵无损检测技术特点
和传统的无损检测技术比较,相控阵超声检测技术的本位原理是相位控制,其包含了发射端与结收端两个位置。对于发射端而言主要是把电子技术在阵元的发射相位,通过对超声强度进行调节能够让声束得到有效的聚焦于偏转。结合相应的焦点位置以及聚焦方向可以完成实现动态自动化的调整,也就是把各个阵元内发生的信号进行必要的相位调整,从而使得阵元中达到焦点的情况下,声束相位是一致的,达到相控聚焦的效果。分析接收方面,回波能够达到各个阵元发生的时间差,且相控阵会根据这个时间差做出延时补偿处理。根据需要把声束合成,在规定部位上实现回波信号重叠,从而实现信号增强反应。对于其他方向的回波信号容易被减弱或者取消,这就需要对各个阵元进行相位与幅度的控制,从而可以进行实现相控阵聚焦控制,其主要的特性就是最大限度内控制角度,并且完成动态变焦控制,才能满足运行的要求。
4.相控阵技术在电站设备检测中的典型应用
电站设备种类较多,有很多设备的壁厚大、结构内部复杂性高,比如汽包、厚壁机箱、管道焊缝、轮槽等,还有很多小管径的对接焊缝存在,如果使用传统的超声检测方式并不能准确发现其焊缝的质量问题,甚至都根本无法进行检测,尤其是管座角焊缝、小径管焊缝等,是目前电站设备内所无法进行检测的,也是当前的超声检测技术的缺陷,无法满足正常的运行标准,必须结合实际情况做出改进和调整,以达到正常使用的标准。
4.1小径管焊缝检测
对于小径管焊缝质量检测中,有下述问题:①施工工期不断缩短,检测周期也会缩短,不具备足够时间完成射线检测;②小径管壁厚小、曲率大,如果使用传统的超声检测技术,容易出现畸变的问题,缺陷识别难度高,检测灵敏度差,并且不能准确的记录数据信息,检测环节受到操作人员的干扰和影响比较大,还会导致重复性较高;③超临界与超超临界的设备中,小径厚壁大曲率管的数量较多,当前所使用的射线检测的方法无法快速确定其检测的范围,从而导致了机组的运行安全无法满足要求,也会给部分的电站产生较大的影响,甚至还会导致巨大的经济损失。相控阵无损检测技术的应用,设备可以控制声束性能,在小径管焊接质量检测中,有着非常明显的优势,即数据精度高、信噪比高、定位精度好,所以实际应用的价值较高,完全满足焊缝质量检测要求。在检测时,将设备的探头直接放置在扫查架上,采取扇形扫查的方法完成各个部位的焊缝质量检测。检测厚度参数时,获取多角度的影像,快速识别信号数据。
4.2管座角焊缝检测
管座角焊缝在进行检测中,主要是受到曲率、壁厚、马鞍状焊缝形式存在的干扰和影响,还有单侧扫查方面存在的不足,容易有如下缺陷:①无法快速、准确的识别信号信息;②无法技术完成定位;③扫查范围受到限制,难以完成焊缝100%检测。由于这些问题无法避免,所以导致管座角焊缝超声检测不能有效进行,数据精确性较差,尤其是集箱管座、疏水管座等长期受热影响的部分,焊缝容易存在缺陷、设计不当或者膨胀不畅等影响,导致其内部存在裂纹的问题。因此,在检修环节,必须有针对性的应用相控阵检测技术进行管座检测,以提高检测标准和要求。
管座相控阵检测总,需要在现场设置扫查架,如果是小径管座检测中,必须选择应用曲面线阵探头进行。检测实施环节,探头保持固定即可,完成一周的扫描,检测效果非常好。检测后,各项数据信息直接记录到系统内,数据实现多角度成像,显像非常的直观,信号的辨别也比较方便。同时,相控阵检测中,还可以实现声束的控制,对于缺陷的长度、高度进行准确的测量,快速掌握存在的质量问题。
5相控阵检测的前景
超声相控阵技术运用各个换能器实现阵元部分的控制,进而能够获得精度较高的合成波束,其特点是成像速度快,尤其是针对复杂性物体检测效果良好,具备较高的分辨率,信噪比也符合技术标准。由于超声信号中有多个超声束构成,根据运用的要求进行聚焦、偏转处理,达到检测精度的要求。超声相控阵检测技术的效率高、朱期内性好,尤其是对于复杂工件,是传统超声检测技术所不具备的优势,尤其是工业无损检测领域,应用非常广泛。随着发电机组日益发展,机组参数不断的扩大,对设备的要求也在提高,以前小容量机组很多都是不进行检验的,而超临界以上的设备来说,必须加强检验检测工作,以提升其运行的效果和质量。在电站设备检测中,很多条件下都会选择应用超声检测、射线检测,而传统检测技术已经无法满足现代社会的发展,不仅是工期方面的不足,更加体现的是检测能力不足,尤其是薄壁与结构复杂的部件,难以完成准确的检测。因此,超声相控阵检测环节,工作人员可以实现声束的全面控制,只需要使用一个探头可以完成各项操作,快速形成多角度影像,获得准确的检测数据,所以应用范围较大,未来会有更加广阔的使用空间,总体利用效果良好。
6 结语
总之, 对于电站设备而言,由于其工作环境较为特殊,承受的压力较大,因此设备自生性能好坏直接影响系统的稳定性运行。所以在电站设备检测时通过采用相控阵技术实施无损检测,能够明确设备存在的故障,可以给后续维修工作开展奠定基础。因此,在相控阵技术应用环节需要掌握技术要点,做好相关数据的收集与分析,如此才能提升检测技术的应水平。
参考文献:
[1]程灏. 金属中光声相控阵技术研究[D].电子科技大学,2021.
[2]滕德金,王东方,滕德巧.基于超声相控阵检测技术的连杆检测方法研究[J].机械制造与自动化,2018,47(06):198-202+211.
[3]周正干,孙广开,李洋.先进无损检测技术在复合材料缺陷检测中的应用[J].航空制造技术,2016(04):30-35.
[4]简添福,郭志贤,林东文.基于相控阵超声检测技术的钢构件角焊缝检测[J].化工装备技术,2021,42(03):38-40.
[5]唐飞阳亮,魏培生,陈春锋.相控阵超声技术在轴类键槽磨损修复中的应用[J].无损检测,2020,42(03):77-80.