徐海洋超声波检测技术学习笔记(三十)超声相控阵检测四种扫描方式原理与应用

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超声相控阵检测四种扫描方式原理与应用

• 相控阵检测本质是A超原理的扩展，掌握A超基础是学习和应用的关键

💡 核心结论：

• 评图应优先使用扇形扫描、A扫描和B扫描，C扫描因图像失真实际意义有限

• 实际应用中需警惕几何反射等导致的误判，扎实的理论基础能避免重大失误

扫描方式原理

核心检测信息与关系

焊缝检测核心信息

• 缺陷埋藏深度

• 缺陷指示长度

• 缺陷偏移量

• 缺陷当量 （波高）

扫描方式间关系

• B扫描由多个 A扫描 回波组成

• C扫描由多个 B扫描 图像组成

• 所有扫描方式基于 A扫描 原理

• 扇形扫描与A/B扫描 信息对应

相控阵学习关键

• 掌握 A超基础理论 与缺陷判别

• 理解 扇形扫描 提供的角度与当量信息

• 优先使用扇扫、A、B扫描进行 评图

• 忽略失真的C扫描图像以 提高效率

实际案例与误区

典型误判案例

• 案例： 50mm厚钢管焊缝 误判

• 现象：整圈焊缝被判定为 根部缺陷

• 原因：内壁削薄导致的 几何反射

• 后果：造成 33道焊口 不必要的返修

相控阵考试难点分析

• 难点在于对 A超原理 掌握不牢

• 厂家培训未解释 图像全部信息

• 评图流程繁琐，依赖 失真图像

• 通过率低非人为设卡，是 基础不牢

围绕超声扫描的四种方式展开，深入讲解了 A、B、C、扇扫的原理、图像特点及应用，分析了相控阵探伤的现状与问题，强调了超声探伤所需信息及不同扫描方式的作用，并通过实际案例提醒探伤人员避免误判，内容如下：​

超声扫描方式介绍​

A 扫描​

原理与定位：对某一点或一条线发射超声波，以焊缝中的条状缺陷为例，超声波从入射点到反射点走过的声程 s、垂直距离（缺陷埋藏深度）和水平距离 l 构成直角三角形，依据此理论实现缺陷定位。​

仪器显示与判断：仪器扫描基线上会标出评级的一级、二级，反射回波在一倍工件厚度以前出现，若为缺陷则是一次波检测到。深度乘 k 值等于或近似等于仪器提供的 l 值加前沿，斜边 s 大于最大直角边，满足直角三角形定理可判断缺陷。​

B 扫描​

投影方式：沿焊缝垂直长度方向和厚度方向投影，将 x - z 截面内的缺陷信号以灰度形式显示在二维平面，纵坐标代表深度，横坐标代表扫查范围、长度。​

信息获取：可得到缺陷的埋藏深度、长度以及是几次波发现的缺陷，通过掐住缺陷左右端点可获取长度信息，为焊工提供缺陷信息。​

C 扫描​

扫描类型：有面积 c 和角度 c 两种情况，是对某一深度的 y - x 平面进行投影，将 A 扫描发现的缺陷进行二维成像。​

实际意义：C 扫描提供的图像是失真的，其缺陷长度信息在 B 扫描已可得，缺陷宽度和偏移量信息不准，对常用探伤意义不大。​

扇扫描​

声场特点：声束组成扇面形状的声场，横坐标代表探头前端距离焊缝中线的距离，纵坐标代表深度，可得到缺陷的埋藏深度、偏移量和被检工件的厚度、坡口形式等信息。​

声束范围：每个扇面常用声束范围一般是 55 + 20 或 60 + 20 度，由 31 条不同折射角度的声线组成，可提示是哪条折射角度的主声束发现的缺陷。​

相控阵探伤分析​

考试通过率问题：相控阵探伤基于超声原理，但当前相控阵考试通过率低，并非主办单位人为卡通过率，而是大量超声波基本理论未得到正确应用。​

扫描角度问题：相控阵探伤中散射角度范围可调节，但折射角度超过 71.3 度会形成表面波，对相控阵探伤中横波折射角度能达到 80 度提出质疑。​

缺陷检出率问题：对于单面单侧 V 型焊接接头检测，采用横波检根部、纵波 80 度检上部的方法，探讨哪种方法缺陷检出率更高。​

探伤信息与应用​

探伤所需信息：超声探伤需提供缺陷的序号、指示长度、距离焊缝中心线的距离、距离焊缝表面的深度、高于定量线的 dB 数等信息，主要是缺陷的深度、长度、偏移量和当量。​

扫描方式与信息获取：散扫描可提供缺陷的埋藏深度和偏移量；B 扫描可得到缺陷的图像和长度；A 扫描可提供缺陷定量信息，通过 A 扫描判断缺陷是否存在。​

缺陷评级与处理：缺陷指示长度与波高区域信息除提供返修长度外，还可用于对波高在二区的缺陷依据长度进行评级和处理。​

扫描方式关系：散扫与 A 扫、B 扫有对应关系，通过散扫和 A 扫可判断缺陷，若 A 扫描判别缺陷方法熟练，可减少对 B 扫和 C 扫的依赖。​

实际案例分析​

案例背景：在电厂高压互感器管道探伤中，甲级检测公司让施工队返了 33 道焊口，但未发现缺陷。​

分析过程：通过 A 扫描反射回波判断不是缺陷，B 扫描图像显示整道焊缝根部有缺陷，但反射点不在焊缝根部。经分析，是钢管内壁雪薄 4 毫米，在雪薄终点位置产生端角反射，导致误判。​

经验教训：探伤人员要掌握 A 扫描的几何反射，避免因几何形状反射误判缺陷，造成不必要的返工。