【摘要】相控阵检测技术作为一种常用的检测技术在国内的核工业、军工以及特种设备等领域有着广泛的应用。在水利水电行业中，相控阵检测技术虽然在某些项目中实施，但是由于缺乏系统的检测标准，并未得到广泛的应用。基于此本文以相控阵检测技术为研究对象，就相控阵检测技术在水电金结安检中的应用进行了深入的分析。通过本研究以期为相控阵技术在水电金结安装中的应用水平提升，提供参考。
【关键词】相控阵检测技术；水利水电工程；安装；检测；应用
引言
随着国家节能减排和实现可持续发展战略的要求，清洁能源得到越来越多的使用。其中水力发电由于技术的成熟得到了广泛的应用，越来越多的水电工程投入使用或者规划设计当中。在这些水电工程当中，金属钢结构的应用比例是最高的，因此金属钢结构的安全使用关乎整个水利水电工程的安全。而焊缝的焊接质量是影响水利水电工程金属结构质量的至关重要的环节，焊接质量的好坏直接影响到金属结构的使用安全和寿命。
1、相控阵检测技术的原理简介
相控阵超声波检测技术的原理是惠更斯提出的，在工作的过程中使用的探头是由多个晶片构成的。在使用的时候需要根据特定的规则与时序就探头里面的一组或者多组晶片作出激活，在晶片被激活以后产生超声波为次波，多个次波之间相互干涉，产生了所需要的新的波阵面传播，进而实现通过超声波进行水电金结质检的应用。在一般的界定范围中，相控阵检测仪器大部分都是由两个部分所构成的，分别是超声波检测部分、相控阵部分。在这个构成里面，普通的超声部分负责发出压电脉冲信号，并对相控阵返回的信号进行显示处理；相控阵部分将压电脉冲信号根据预置规则进行不同的延时施加到要被激活的晶片上，从而产生出不同的波束。
2、焊缝常见技术缺陷分析
焊缝的焊接缺陷最常见的有未焊透、未融合、裂纹、气孔、夹渣等。在常规的水利水电金属结构焊接质量检测中，常用的无损检测方法是超声检测和射线检测。射线检测虽然能够很好的区分各种焊接缺陷，但是由于检测周期长，设备笨重、辐射以及消费耗材等条件的限制除在特殊情况下，使用较少。超声检测由于优异的综合性能得到广泛的应用。但是超声检测虽然可以对各种缺陷的深度位置信息得到很好的定量，但是超声检测在对缺陷定性分析上有较大的弱势。基于综合缺陷定量、定性两方面的考虑，在水利水电工程中应当引入超声成像检测技术来提高检测效率的同时提升检测的质量，不但对焊接缺陷进行定性分析，更可以对缺陷的位置、大小等定量分析。
3、相控阵检测技术的特点与优势
相控阵检测（PA）技术最早始于雷达天线电磁波相控阵技术，后在医疗领域得到应用。从上世纪六十年代初期以后随着计算机技术和电子技术的发展逐步被引入到工业无损检测领域。超声相控阵技术是基于惠更斯原理来进行检测。相控阵探头是由多个晶片组成的阵列，阵列的阵元在电信号的激励下以可控的相位激发出超声波，并使超声波在可控的声域内实现聚焦和偏转，超声波回波转换成电信号再以可控的相位叠加合成，实现缺陷的检测。相控阵探头相比于常规的超声探头可以灵活而有效的控制声束形状和声压分布。其声束角度、焦点位置等通过电控而能在一定范围内实现动态连续可调。而在可以在探头不动的情况下实现声束快速平移。
相比于其他检测方法，相控阵检测的优势有以下几个方面：
1） 通过软件电子控制波束特征来提高检测能力。通过聚焦法则控制仪器激发不同的超声波束并产生相应的形状并聚焦在不同的深度，使缺陷检出更有针对性，提高缺陷检出能力，可完成复杂结构的全面扫查。
2） 单个相控阵探头实现多角度、多波束检测及电子扫查。在一次扫查过程中，相控阵被选择的晶片交替激发，能够实现高精度、快速、全面的断面扫查，能够保证被检部位完全覆盖、不漏检。
3） 原生数据丰富，便于二次分析，通过对一条焊缝设置多个波束进行扫查和外接编码器的设置可以使波束在焊缝长度方向上每隔固定距离间距进行一次扫查。
在注重相控阵检测优势发挥的同时，需要做好对相控阵局限性的分析和控制，常见的相控阵局限性主要表现为：较容易受到客观因素的影响，例如：弓箭表面的光滑程度、工件焊接缝的完整性、工件轨道安装的标准程度等等，都将会相控阵检测的结果产生一定程度的影响。在不同壁厚检测的时候，面对不同材料和尺寸的焊接缝，需要使用特定的试块来进行校对。同时，相控阵检测仪器复杂的调节过程要求非常专业，否则将会对检测的结果产生较大的影响。
4、相控阵检测技术在水利水电工程金属钢结构中的应用
目前在国内其他像核工业、军工以及特种设备等领域相控阵检测技术已经得到较多的应用，但是到现在为止并未颁布任何相关相控阵检测的标准，相控阵检测仍然参照超声检测的标准执行。通过查阅相关文献以及资料发现在水利水电行业中，相控阵检测技术虽然在某些项目中实施，但是由于缺乏系统的检测标准，并未得到广泛的应用。
将相控阵检测技术应用到水利水电工程金属钢结构焊缝质量检测中，一方面能够使缺陷的性质、位置、大小等各方面的信息得到充分的了解，从而真正的由检测到预测、评估发展，对缺陷的走势、危害性有一个较为全面的评测。另一方面，相控阵检测技术能够大大提高检测效率，并且对于结构形状限制较小，通过声束的聚焦、偏转以及声波反射、折射等可以对异形结构的缺陷得到较好的评估，同时由于相控阵检测技术不需要在垂直焊缝的方向来回移动，较少打磨范围。从为结构防腐、工程进度以及成本等方面考虑，相控阵检测技术不失为水利水电工程金属钢结构焊接质量评价的可行和优势检测方法。
结语
综上所述，在实际生产和安装等操作的过程中，将相控阵检测技术应用到水利水电工程金属钢结构焊缝质量检测中，在充分了解缺陷的性质、位置、大小等信息的基础上，从实现由检测到预测、评估发展，对缺陷的走势、危害性有一个较为全面的评测。为水电金结质检工作质量的提升，提供更多的专业技术支持。
参考文献
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