热交换器管子超声相阵控探伤无损检测

结构型式是冷凝器、蒸发器管式反应器等板式热交换器的常见结构，是石化、电力、核工业等行业重要热交换设备。

换热器管子由于介质的腐蚀和冲刷磨损，容易发生一些泄漏事故，其危害性主要有：

A.影响承压设备运行的安全；

B.造成不正常停车，缩短装置运行周期；

C.由泄漏可能引起回路腐蚀；

D.对产品参数和质量造成影响等。

换热器管子的无损检测包括管子与管板焊接接头的检测以及管子本体的检测，其检测方法如下：

管子—管板焊接接头的检测方法：管子内壁相控阵超声检测；

管子—管板焊缝γ射线照相技术，受γ源活度和大小的影响，以及射线照相方法本身的局限性，管子—管板焊缝γ射线照相技术的使用成本比较高，检测效率都比较低。一般只能对管子—管板焊缝进行抽查检测。 

相控阵超声的发展为管子—管板焊接接头的检测带来了新的检测思路:

相控阵探头具有更高的检测频率，可以检测更薄的管子，检测范围包括φ12(内径)×1.5mm以上各种规格的管子—管板焊接接头。

相控阵设备具有更多的成像角度，可以多方位观察缺陷的变化；

相控阵技术的电子扫方式可以更快的覆盖被检区域，检测效率更高。

本文简要介绍利用相控阵超声检测技术来检测管子—管板焊缝的方法

由于大多数换热器管子壁厚范围一般都比较薄（1~4mm），管径较小（φ12~φ60），加上其结构的原因，超声检测探头只能在管子内部进行检测，因此探头必须符合两个条件：

较高的检测频率，一般检测探头的频率不小于10MHz，壁厚越薄，探头的频率越高。

专用的楔块，不同规格的管子必须加工与管子内径同规格的楔块，以保证楔块与管子内表面的声耦合。 

相控阵超声检测技术原理参照相关技术资料

相控阵探头发射多个不同角度的声束（1~3）至楔块反射面，如图1，经反射面反射后入射到管壁，在管壁与管板未焊接区域，声束在管子底面（外表面）会形成多次反射底波，在管子与管板焊接区域，则无底面反射波，如图2。根据缺陷容易产生的部位，将声束中心位置（声束2）对准焊缝根部熔合线位置，以保证超声声束对焊缝根部的覆盖。

当焊缝存在未熔合、熔深不足、焊缝根部咬边以及内部缺陷时，会产生相应的缺陷信号，如果焊缝根部的管子有减薄 ，此时在焊缝根部的位置，底面波会前移，测量底波移动的距离则为减薄的深度。

上述相控阵检测换热器管子焊缝的技术在上海拜尔某设备上检测，在10天时间内共计6875根管子13750个焊接接头，除少量由于管口变形、烧穿等原因未能检测外，其它焊接接头经检测，共计发现25个焊接接头存在疑似缺陷，经与样管人工缺陷比较，其中有4个焊接接头减薄量超过0.5mm以上。

对其中5个缺陷相对较严重的焊接接头进行射线照相，均发现存在点状或条状缺陷，缺陷深度约1mm。  

相控阵技术检测管子-管板焊接接头与射线照相比，检测速度快，无射线作业的环保要求；但检测过程中对管子表面、椭圆度以及检测人员的经验都要求较高，不同规格的管子需要加工专用的楔块。

由于检测探头频率较高(10MHz~15MHz)，探头楔块与管子内壁间很小的间隙都会带来管子底波信号位置的变化，因此一般采用多次底波信号识别，结合缺陷信号位置变化的动态波识别方法，可以发现0.2mm以上的管壁减薄，以及0.5mm以上的点状缺陷。

性能指标：

涡流检测应符合JB/T4730.6-2005标准要求；

IRIS能检出Φ2 × 0.2mm 平底孔以及长宽深分别为10 × 1× 0.1mm 的槽。