为解决铸造管道内部缺陷常规超声检测中缺陷分辨率差、不直观、无法准确评定的问题，尝试采用超声相控阵技术替代常规超声波进行检测，通过实际管道的检测试验，验证了超声相控阵技术在铸造管道缺陷检测中的优势。
大型超临界火电组
铸件材料在制造过程中，因制造工艺因素，在铸件中不可避免的产生气孔、缩孔和砂眼等原始缺陷，验收标准又放宽了对铸件的检测验收要求，允许存在一定数量和大小的非危害性缺陷，但在机组运行过程中，这些缺陷会随着机组运行工况的变化，如应力释放、负荷变化、机组频繁启停等因素，造成标准允许存在的未超标缺陷进一步扩展变大，发展成影响机组安全运行的危害性缺陷，这就要求机组在役运行期间，对此类铸件管道进行监督检验，以期在早期发现危害性缺陷并及时处理。
在某电厂超临界火电机组中，对高中压导汽管母材实施常规超声波检测，直探头缺陷回波见下图a，相同区域范围内存在缺陷回波，斜探头缺陷回波见下图b。前后或左右移动探头，缺陷回波波幅起伏变化，缺陷深度和水平位置也随即变动，且部分区域回波杂乱，信噪比低，无法分辨是具有长度或高度的单个缺陷还是密集型缺陷的连续分布。因常规超声波声束发散性，不具备聚焦性能或采用聚焦探头效果也不理想，且只能显示反映缺陷当量大小的波幅，分辨率低下，缺少缺陷的直观显示和密集型缺陷的鉴别能力，较难对缺陷进行评价。
相控阵优势 传统超声和相控阵检测铸件材料时，均面临着晶粒粗大、透声性能差、声能衰减大等不利因素。常规超声单一晶片，声束角度固定，对于外形复杂的铸件，声场可达性较差，检测时探头来回移动扫查。由于声束具有发散性，采用聚焦探头时，则需制作一组不同聚焦深度的探头，检测时频繁更换探头。铸件内部缺陷类型和形状较复杂，传统超声缺陷显示不直观，只能显示反映缺陷大小和位置的脉冲幅值回波。分辨率较差，对密集型缺陷的评价较困难。 利用超声相控阵检测技术，可以很好地解决上述铸件管道内部缺陷常规超声检测不利因素的问题。 检测设置 扇形扫查所形成角度范围内声束成扇面扩散，在工件中每一个位置的声束角度都不同。由于铸件内部缺陷方向不一致，扇形扫查对各个方位的缺陷均有一定检测灵敏度。随偏转角度的不同，声束经过楔块的声程不同以及不同角度的声压往复透射率不同，因此导致各个角度灵敏度不同。裂纹类缺陷多与表面垂直或成较大夹角，以检查裂纹类危害性缺陷为主。 采用横波楔块扇形扫查，根据缺陷性质、位置和材料声学特性选择适宜的聚焦法则，主要考虑激发晶片数量，偏转角度以及聚焦方式，铸件材料晶粒粗大衰减严重，考虑使用低频探头。针对铸件内部密集型缺陷还需有较高的分辨率，聚焦方式根据工件中预设的缺陷位置选择不同的聚焦方式，如深度聚焦、声程聚焦或等距离聚焦。 现场检测 针对常规超声检测某电厂超临界机组高中压导汽铸件管道内部缺陷面临的技术难题采用相控阵检测。 沿管道圆周和轴向对导汽管母材扫查，相控阵缺陷图见下图，扇形显示中不同角度声束均能对管道内部各个方位、大小的缺陷直观清晰显示。 根据相控阵检测结果对铸件管道内部缺陷评价，为点状密集型缺陷，依据相关标准要求，建议加强监督检验，对缺陷信息详细记录，监控缺陷的发展趋势，并制定详细的监督检验措施。 结 论 超声相控阵检测铸件管道具有良好的缺陷检出率和分辨率，以及缺陷的直观显示，较容易对缺陷进行评判，解决了常规超声检测铸件类管道存在的缺陷分辨率低下、显示不直观，尤其对密集型缺陷的评判不准，无法评定是密集型缺陷聚集还是单个缺陷在空间方向上的延伸，对缺陷之间的空间位置分布较难界定，缺陷定量、定性较困难等问题。通过对实际管道相控阵检测，结果表明，相控阵检测铸件管道技术具有明显的优势，对于类似铸件内部缺陷的无损检测具有较大的应用价值。
