近几年，国内大型石油化工装置建设迎来了一个高峰期。在建设过程中，随着建设方对检测效率、检测结果准确性及施工安全、装置运行安全要求的不断提高，尤其是相较于射线检测、A 型超声波检测等常规检测方法的局限性，经过无数科研人员的不断努力，相控阵超声检测技术及设备逐渐成熟，并应用于大型石油化工装置管道及设备的检测当中。
相控阵检测原理
图1 相控阵检测系统示意图
相控阵超声检测是根据设定的聚焦法则激发相控阵探头各自独立的压电晶片，根据惠更斯- 菲涅耳原理，各个压电晶片发出的超声波经过干涉合成理想声束，并实现声束的移动、偏转和聚焦等功能，经探头发射后再按一定的延迟法则对接收到的超声信号进行叠加合成，并以图像的方式显示被检对象内部状态的超声检测方法。相控阵检测系统构成如图1 所示。
（1）检测速度快、检测效率高。
（2）缺陷定位、定量准确。可获得更好的检测灵敏度、分辨力和信噪比。
（3）缺陷以图像方式显示，可实时成像。图像可拷贝、存储电子文档，实现检测信息的永久性存储，并可做到多人多地同时对检测结果进行评定。
（4）声束精度可控，通过建模可适用于结构复杂工件的检测。
（5）可扇形扫查，能一次性发现不同位置、不同角度的缺陷。
（6）重复性好，对现场数据采集人员的要求降低，从而减少人为因素的干扰。
（1）对未熔合、未焊透等面积型缺陷检出率高；
（2）没有辐射危害，可与安装工序同时进行，提高工程检测效率；
（3）可以提供缺陷在深度方向的数据及自身高度数据，对缺陷的数据判定更全面；
（4）可检测最大厚度远高于射线检测，且壁厚工件检测效率明显高于射线检测。
图2 多浦乐全聚焦相控阵检测仪 Novascan 64/128
Novascan 64/128兼具TFM全聚焦、PWI（平面波）全聚焦、常规相控阵检测、独立TOFD/UT检测（双通道）。多组全聚焦可以和PAUT、UT、TOFD多组同时检测，同屏显示。仪器特有的高端智能分析技术，针对腐蚀检测、焊缝检测、复材粘接检测等应用场景，可以实现缺陷智能识别和高精度测量分析等功能，大大拓展了仪器的特殊应用领域。
目前石油化工装置中常见的对接焊缝、T 型焊缝、角接焊缝等，在装置现场已经证明了相控阵超声检测技术的可行性，检测结果的准确性也得到了充分的验证。特别是设计压力大的高压厚壁管道，在现场射线检测条件受限或射线穿透力不足时，可以用相控阵超声检测来弥补射线检测的不足。2017 年，某公司在古雷腾龙翔鹭检测评估及后续修复项目对约13000 道压力管道焊口进行了相控阵超声波检测，检测结果及准确性均得到了甲方的认可。随后，2019 年在鄂安沧输气管道项目，以及2021 年山东管网南干线输气管线项目均使用了相控阵超声检测技术，检测准确性得到了有效验证。
A 型脉冲发射法超声检测管道对接接头时，根据NB/ T47013- 2015《承压设备无损检测》的要求，需要用一个或多个探头在焊缝双面或双侧进行多次频繁的扫查，检测过程繁琐。相控阵超声检测技术则可在有效声程范围建立模型对检测区域进行一次或多次全覆盖。如图3 所示，当用1 次波检测时，仅焊缝下部能被声束覆盖；当用底面1 次反射法检测时，声束就能全部覆盖整个焊缝截面。探头在此位置就能对焊缝完成一次全覆盖。相对于A 型脉冲发射法，相控阵超声检测操作简单，图谱数据可保存，大大提高了检测效率，并可有效降低普通A 型脉冲发射法超声检测对缺陷定性、定量的争议。
图3 相控阵超声检测声束模拟路径
石油化工装置存在大量的角接及T 型焊接接头，在以往的检测过程中受射线检测及A 型脉冲反射法超声检测的限制，现场实际检测过程中大部分仅进行了表面检测，给装置的安全运行留下了极大的隐患，很多装置在运行过程中或运行后不久就出现角接焊缝泄露的事故已经屡见不鲜。
角接接头相控阵超声检测按NB/ T47013.15- 2021 要求，采用扇形扫描和直探头组合检测。相控阵建模宜优先采用实际几何结构尺寸，见图4 和图5。
图4 插入式角接头
图5 安放式角接头
T 型接头相控阵超声检测按NB/ T47013.15- 2021，应采用扇形扫描和直探头组合检测。相控阵建模宜优先采用实际几何结构尺寸，见图6、图7、图8。
随着相控阵超声技术的发展，以及相关技术标准、施工标准的完善，相信相控阵超声检测技术在石油化工装置建设过程中将逐渐普及，将主要应用到以下检测场景： （1）补充或者完全替代部分需射线检测的焊口。 图6 T 型焊接接头型式1 图7 T 型焊接接头型式2 图8 T 型焊接接头型式 （2）全面取代需要进行A 型反射法超声检测的焊口。因A 型反射法超声检测受人为因素等的影响较大，部分建设方现已经开始用相控阵检测技术替代普通A型反射法超声检测。 （3）管材、板材等原材料检验。 （4）换热器管板角焊缝的检测。 （5）承压设备聚乙烯管道电熔焊接的检测。 （6）厚壁管道的检测。 面对环保和安全挑战，制造业需要以创新和技术为基础，走上绿色和安全的道路。这不仅有助于企业提升竞争力，也是其为社会和环境做出贡献的重要途径。同时，大家也需共同努力，推动制造业向更加可持续和安全的方向发展。 部分资料来源：超级石化
