刘礼良,谭云华,杨 齐

(1.中国特种设备检测研究院, 北京 100029;2.国家市场监督管理总局无损检测与评价重点实验室, 北京 100029;3.东方电气集团东方锅炉股份有限公司, 自贡 643000)

随着电站建设不断向大型化和高参数方向发展[1]，国内新建大型电站逐渐采用蛇形管式高压加热器(简称“高加”)来代替管板式高压加热器。蛇形管高加外观如图1所示。由于蛇形管高加对接焊缝结构复杂，蛇形管空间小，焊口数量多，所以其射线检测操作困难，检测周期长[2]。

图1 蛇形管高加外观

对规格为φ25 mm×3.5 mm(直径×壁厚)，材料为15CrMo的管道对接焊缝进行相控阵超声检测(PAUT)工艺研究，通过仿真分析PAUT检测工艺[3]，对缺陷响应进行工艺优化，在模拟试块上对优化后的工艺进行检测试验，以验证其对蛇形管高加小径管对接焊缝检测的可行性。

1 小径管相控阵超声检测工艺分析

1.1 声场仿真

小径管对接焊缝坡口的结构如图2所示(T为壁厚)，根据焊缝坡口等工艺参数建立的小径管仿真模型如图3所示[4]。

图2 小径管对接焊缝坡口结构示意

图3 工件仿真模型

对工件进行分析，设置探头频率为7.5 MHz;楔块角度为60°;晶片数量为16;激发孔径为7.9 mm;起始激发1个晶片；声束角度为45°75°；探头前端距焊缝中心距离为7.5 mm;声波反射4次。

将上述工艺参数加载至被检工件模型上，经仿真软件计算分析，该聚焦法则下的声束覆盖如图4所示，声场在工件中的分布如图5所示。

图4 声束覆盖示意

图5 声场在工件中的分布示意

由仿真可知，采用设定的相控阵超声检测工艺参数，使用3次波及4次波，探头中心能量的-6 dB范围内声场能完全覆盖焊缝检测区域，能更有效地利用声场能量。……