1、超声波相控阵检测方法的优点

超声波相控阵检测技术是由常规超声无损检测技术发展而来。它是利用物体中由组织结构或缺陷的差别存在而让超声波的物理性质物理量发生变化的一种现象，通过一定的检测手段来测量或检测这些缺陷。利用超声波在物体中的多种传播特性，例如衍射与散射、反射与折射、衰减和在不同材料中的声速不同的特点，能够对各种材料的密度、尺寸、内部缺陷和组织变化等。超声波检测是目前为广泛的一种重要的无损检测技术。

2、金属结构钢焊缝分类

2.1、在动荷载或静荷载下承受拉力，按等强度设计的对接焊缝、组合焊缝或角焊缝；破坏后会危及人身或导致产品功能失效，造成重大经济损失的焊缝均属一类焊缝。

2.2、在动荷载或静荷载下承受压力，按等强度设计的对接焊缝、组合焊缝或角焊缝；失效或破坏后可能影响产品局部正常工作的焊缝均属二类焊缝。

2.3、除上述一、二类以外的焊缝属三类焊缝。金属结构钢焊缝广泛应用于特种设备、水利、电力等各行业。

3、金属结构焊缝超声波相控阵检测技术

3.1、检测前的准备工作

（1）人工试块检测面的要求

检测前需要对焊缝周围进行打磨处理将铁锈以及飞溅清理干净，使用清洗剂将油污及其他杂质清理干净，打磨的范围必须大于楔块前端距焊缝中心的偏置距离，打磨的区域粗糙度Ra≤6.3μm即可，以确保相控阵探头能够无障碍移动。

（2）耦合剂的选用

要使超声波能够更好的入射到工件内部，楔块与待测工件之间需要通过耦合剂进行传播，这种耦合剂的声阻抗与楔块越接近越好。对于T型焊接接头来说，由于其焊缝结构复杂，优先选择黏度系数较大的耦合剂，耦合剂有很多种，其中包括甘油、浆糊、润滑脂、水、机油等，本文的试验中选用黏度较大的机油作为耦合剂。

（3）相控阵设备、探头和楔块

相控阵设备：法国M2M公司生产的GEKKO64X64便携式相控阵检测仪，支持线性及二维面阵探头线性扫查及扇形扫查，1600个相控阵法则和8个扫查组，可以同过计算机对其进行控制，数据通过USB接口进行传输。

（4）划线

划线的目的是保证检测时相控阵探头尽可能的平行于焊缝进行扫查，而不会跑偏。首先对待检焊缝进行声场覆盖仿真，在确保声束能够完全或者部分覆盖待检焊缝的情况下，计算出合理的楔块前端距焊缝的中心距离。然后再此距离处有记号笔画一条平行于焊缝的直线，使相控阵楔块沿着此线平行移动。

3.2、相控阵设备的校准

（1）工件声速校准

1）设置脉冲回波在A扫中的起始、声程范围及增益。调整起始值与范围使得待测回波显示在A扫视图中；调整增益使得强的脉冲回波幅值不会超出屏幕显示范围，优设为80%。

2）如果在强脉冲回波幅值显示80%时，校准闸门不能同时捕获两个脉冲回波，此时可以用两次测量完成校准。

（2）阵元一致性校准

对于线阵或面阵探头，在脉冲信号或晶片阵列标签里存在阵元一致性校准，双晶线阵和双晶面阵不支持阵元一致性校准。阵元一致性校准的左边显示了两幅了数据图像，左下方窗口显示闸门内所有晶片脉冲回波动态图，左上方窗口显示某个探头晶片A信号，闸门设置必须确保所有晶片的底波信号都在范围内。

3.3、焊缝检测实验内容

（1）T型试块缺陷结构示意图

该试块的缺陷为人为焊接而成的试块，它的材质为Q345B是一种低碳合金钢，具有良好的综合性能，焊接性能，低温性能，冷冲压性能以及可切削性能好，这种材料被广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器等领域中。该如图1及2所示，T型接头试块工件，试块中人工缺陷的示意图。