從事無縫鋼管行業(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，無縫鋼管產(chǎn)品在一些工序中不可避免地會產(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，也正是因為這些缺陷的存在，無損檢測也就成為無縫鋼管質(zhì)量監(jiān)控的有效手段之一。說到無損檢測，方法有很多，比如常規(guī)的有超聲檢測、磁粉檢測、滲透檢測、漏磁檢測、渦流檢測等都是檢測無縫鋼管缺陷的可選方法，當(dāng)然，我們也要注意需要在無縫鋼管不同工序操作階段有針對性的選擇這些方法。

超聲檢測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)行的無損檢測方法。傳統(tǒng)的超聲檢測方法主要使用的設(shè)備為脈沖反射式多通道或單通道超聲波探傷儀。有關(guān)無縫鋼管這些傳統(tǒng)超聲檢測方法，我國都制定了相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)定。比如GB/T 31925-2015《厚壁無縫鋼管超聲波檢驗方法》、GB/T 5777-2019  《無縫和焊接（埋弧焊除外）鋼管縱向和/或橫向缺欠的全圓周自動超聲檢測》、GB/T 20490-2006《承壓無縫和焊接（埋弧焊除外）鋼管分層的超聲檢測》、GB/T 18256-2015《鋼管無損檢測 用于確認(rèn)無縫和焊接鋼管（埋弧焊除外）水壓密實性的自動超聲檢測方法》等標(biāo)準(zhǔn)。

相控陣超聲檢測是近些年來興起的無損檢測新技術(shù)。該技術(shù)是將常規(guī)超聲技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，其核心技術(shù)就是利用計算機(jī)控制相控陣超聲探頭上的多個相互獨立的壓電晶片，使其按一定延遲時間激發(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實現(xiàn)了柔性的檢測超聲聲束控制，得以達(dá)到更高的靈敏度和分辨率，檢測更寬的角度范圍并實現(xiàn)連續(xù)電子掃描成像，從而大大提高了超聲無損檢測的能力和可達(dá)性，實現(xiàn)了無損檢測技術(shù)的進(jìn)步。

與常規(guī)超聲相比，相控陣超聲具有如下特點：

1.掃查覆蓋范圍大、檢測速度快、效率高等；

2.檢測結(jié)果直觀、可實時顯示，且結(jié)果可保存；

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

4.缺陷定位、定量誤差小，檢測靈敏度高等

我國有關(guān)相控陣超聲檢測依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 32563-2016 《無損檢測 超聲檢測 相控陣超聲檢測方法》。但是GB/T 32563-2016 主要適用的是細(xì)晶鋼焊焊接頭的檢測。對于無縫鋼管來說，有針對性的相控陣超聲檢測標(biāo)準(zhǔn)并未出臺。如果一定要參考，GB/T 5777-2019 給出的方法倒也可供參考。不過GB/T 5777主要適用的是無縫鋼管的縱向欠缺或橫向欠缺的檢測。而相控陣超聲檢測不僅對這兩種欠缺可以有效檢測，而且尤其是對鋼管金屬連續(xù)性的缺陷可以有效檢測。既然國家標(biāo)準(zhǔn)欠缺，那么我們該如何采用科學(xué)的方法來進(jìn)行相控陣超聲檢測呢？為了方便大家了解最新的相控陣超聲檢測技術(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、部分檢測方法為大家介紹一下。

一、基本要求

關(guān)于相控陣超聲檢測基本要求，我們首先要知道如果選擇該檢測方法，一定應(yīng)在鋼管生產(chǎn)工序熱處理之后進(jìn)行，檢測時應(yīng)選用耦合效果良好并無損于鋼管表面的耦合介質(zhì)，.被檢測鋼管的內(nèi)外表面應(yīng)光滑潔凈、端部無毛刺并具有良好的平直度，以保證檢測結(jié)果的可靠性。檢測人員應(yīng)按照國內(nèi)或國際公認(rèn)的無損檢測人員資格鑒定細(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、分析、報告等工作。相控陣超聲檢測人員應(yīng)具有實際檢測經(jīng)驗并掌握相應(yīng)的金屬材料基礎(chǔ)知識。相控陣超聲檢測人員的資質(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儀器的要求、探頭的要求、檢測系統(tǒng)系統(tǒng)的要求三部分。

1.檢測儀器應(yīng)滿足以下要求：

a)檢測無縫鋼管的相控陣超聲儀器通道數(shù)宜大于 16/64。

b)延時精度應(yīng)小于等于 10ns；

c)延時范圍應(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；

b)晶片數(shù)量宜大于 64。

3.檢測系統(tǒng)要求：

a)完好通道靈敏度波動應(yīng)小于 6dB；

b)補償后完好通道靈敏度波動應(yīng)小于等于 2dB；

c)每個孔徑內(nèi)損壞通道應(yīng)不超過 25%；

d)掃描聲束靈敏度波動應(yīng)小于 6dB；

e)補償后掃描聲束靈敏度波動應(yīng)小于等于 2dB；

f)檢測系統(tǒng)應(yīng)能同步記錄檢測數(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；

g)位置編碼信號的分辨率應(yīng)小于聲束在掃查方向的寬度。

三、測定方法

有關(guān)無縫鋼管相控陣超聲檢測方法，如果我們需要檢測分層缺陷是，可以采用相控陣線性掃查技術(shù)，垂直入射被檢管道。如果是檢測縱向缺陷時，可采用順時針和逆時針兩個方向的周向橫波進(jìn)行檢測。如果是檢測橫向缺陷，可采用前和后兩個方向的軸向橫波進(jìn)行檢測。除了少量端部盲區(qū)外，檢測缺陷的聲束應(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.相控陣超聲主動孔徑應(yīng)不大于 30mm；當(dāng) U1（L1）等級且外徑不大于 50mm 時，主動孔徑宜不大于 15mm。

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

3.主動方向延時法則宜不聚焦。

4.電子掃查步進(jìn)量不大于聲束在軸向最窄處的一半。

5.相控陣非主動孔徑宜針對被檢管道直徑具有合適的尺寸和自然聚焦特性

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

7.自動檢測時，周向掃查速度應(yīng)使單個電子掃描聲束在重復(fù)周期內(nèi)掃過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.相控陣非主動孔徑應(yīng)不大于 25mm；當(dāng) U1（L1）等級且外徑不大于 50mm 時，非主動孔徑宜不大于 12.5mm。

2.檢測橫向缺陷時，非主動方向應(yīng)具有合適的自然軸向入射角。

3.非主動方向不宜聚焦。

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

5.檢測縱向缺陷時，主動方向應(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.自動檢測時，軸向掃查速度應(yīng)使單個電子掃描聲束在重復(fù)周期內(nèi)掃過的距離不大于最窄的軸向聲束寬度三分之一。

軸向聲束寬度測定方法

1.本測定方法應(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探頭，找到外壁端角的最高反射點將A掃信號調(diào)節(jié)至滿屏 80%高度，然后向前移動探頭，當(dāng)A掃信號降低至 40%時，探頭對應(yīng)點即為聲束寬度的左端點，同樣向后移動探頭當(dāng)A掃信號降低至 40%時，探頭對應(yīng)點即為聲束寬度的右端點。兩端點之間的距離即為該端角的聲束寬度。

3.按照同樣的方法測量出內(nèi)壁端角的聲束寬度。

4.比較兩個聲束寬度的值，較小者為軸向聲束寬度。

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

周向聲束寬度測定方法

1.本測定方法應(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探頭或管道，利用二次波找到外壁端角的最高反射點將A掃信號調(diào)節(jié)至滿屏 80%高度，然后向左移動探頭或管道，當(dāng)A掃信號降低至 40%時，探頭對應(yīng)點即為聲束寬度的左端點，同樣向右移動光標(biāo)當(dāng)A掃信號降低至 40%時，探頭對應(yīng)點即為聲束寬度的右端點。兩端點之間的管道圓周距離即為該端角的聲束寬度。

3.按照同樣的方法測量出內(nèi)壁端角的聲束寬度。

4.比較兩個聲束寬度的值，較小者為軸向聲束寬度。

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

斜向缺陷的超聲波檢測

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

2.檢測斜向缺陷時聲束在管壁內(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，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。

相控陣超聲檢測技術(shù)對不同形貌特征的無縫鋼管分層缺陷均能有效地檢出，并能準(zhǔn)確提供定量、定位檢測數(shù)據(jù)，從而為檢測人員提供有利的數(shù)據(jù)支持。與此同時，利用多種顯示模式，將分層缺陷三維立體地展示給檢測員，有利于對缺陷危害的分析和判斷。通過采用先進(jìn)的相控陣超聲檢測無縫鋼管質(zhì)量，可以有效促進(jìn)檢測效率提升，增強(qiáng)產(chǎn)品的國內(nèi)外市場競爭力，同時為推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化升級創(chuàng)造條件，對規(guī)范市場競爭，引導(dǎo)市場良性發(fā)展，對于加快我國鋼管水壓密實性電磁檢測技術(shù)快速發(fā)展，也具有積極的促進(jìn)作用。