从事无缝钢管行业的人都知道，由于材料、生产工艺、加工技术、生产设备等等诸多因素的影响，无缝钢管产品在一些工序中不可避免地会产生裂纹、分层、夹渣、气孔等缺陷，当然这些缺陷在有限范围内是允许存在的。不过，也正是因为这些缺陷的存在，无损检测也就成为无缝钢管质量监控的有效手段之一。说到无损检测，方法有很多，比如常规的有超声检测、磁粉检测、渗透检测、漏磁检测、涡流检测等都是检测无缝钢管缺陷的可选方法，当然，我们也要注意需要在无缝钢管不同工序操作阶段有针对性的选择这些方法。

超声检测一般主要是用于所有主要生产工序（如轧制、热处理、冷加工、热加工、定径、矫直等）完成后进行的无损检测方法。传统的超声检测方法主要使用的设备为脉冲反射式多通道或单通道超声波探伤仪。有关无缝钢管这些传统超声检测方法，我国都制定了相关国家标准进行规定。比如GB/T 31925-2015《厚壁无缝钢管超声波检验方法》、GB/T 5777-2019  《无缝和焊接（埋弧焊除外）钢管纵向和/或横向缺欠的全圆周自动超声检测》、GB/T 20490-2006《承压无缝和焊接（埋弧焊除外）钢管分层的超声检测》、GB/T 18256-2015《钢管无损检测 用于确认无缝和焊接钢管（埋弧焊除外）水压密实性的自动超声检测方法》等标准。

相控阵超声检测是近些年来兴起的无损检测新技术。该技术是将常规超声技术与计算机技术相结合，其核心技术就是利用计算机控制相控阵超声探头上的多个相互独立的压电晶片，使其按一定延迟时间激发和接收超声波，从而达到改变聚焦特性、声束偏转、声束位移的相控效果。由于相控阵超声检测实现了柔性的检测超声声束控制，得以达到更高的灵敏度和分辨率，检测更宽的角度范围并实现连续电子扫描成像，从而大大提高了超声无损检测的能力和可达性，实现了无损检测技术的进步。

与常规超声相比，相控阵超声具有如下特点：

1.扫查覆盖范围大、检测速度快、效率高等；

2.检测结果直观、可实时显示，且结果可保存；

3.聚焦区域的声场强度远大于常规超声；

4.缺陷定位、定量误差小，检测灵敏度高等

我国有关相控阵超声检测依据标准为GB/T 32563-2016 《无损检测 超声检测 相控阵超声检测方法》。但是GB/T 32563-2016 主要适用的是细晶钢焊焊接头的检测。对于无缝钢管来说，有针对性的相控阵超声检测标准并未出台。如果一定要参考，GB/T 5777-2019 给出的方法倒也可供参考。不过GB/T 5777主要适用的是无缝钢管的纵向欠缺或横向欠缺的检测。而相控阵超声检测不仅对这两种欠缺可以有效检测，而且尤其是对钢管金属连续性的缺陷可以有效检测。既然国家标准欠缺，那么我们该如何采用科学的方法来进行相控阵超声检测呢？为了方便大家了解最新的相控阵超声检测技术，下面我们就该方法的需要了解的一些基本要求，仪器和设备要求、部分检测方法为大家介绍一下。

一、基本要求

关于相控阵超声检测基本要求，我们首先要知道如果选择该检测方法，一定应在钢管生产工序热处理之后进行，检测时应选用耦合效果良好并无损于钢管表面的耦合介质，.被检测钢管的内外表面应光滑洁净、端部无毛刺并具有良好的平直度，以保证检测结果的可靠性。检测人员应按照国内或国际公认的无损检测人员资格鉴定细则或标准接受适当的培训和资格鉴定，以满足使用标准的检测、分析、报告等工作。相控阵超声检测人员应具有实际检测经验并掌握相应的金属材料基础知识。相控阵超声检测人员的资质和能力需经需求方认可。

二、仪器和设备要求

有关仪器和设备的要求主要可以分为对仪器的要求、探头的要求、检测系统系统的要求三部分。

1.检测仪器应满足以下要求：

a)检测无缝钢管的相控阵超声仪器通道数宜大于 16/64。

b)延时精度应小于等于 10ns；

c)延时范围应大于等于 1μs；

d)增益范围应大于等于 60dB；

e)增益步进应小于等于 1dB；

f)垂直线性误差应小于 3%；

g)增益误差应小于 1dB/60dB。

2.探头要求：

a)晶片宽度应小于等于钢中的横波波长；

b)晶片数量宜大于 64。

3.检测系统要求：

a)完好通道灵敏度波动应小于 6dB；

b)补偿后完好通道灵敏度波动应小于等于 2dB；

c)每个孔径内损坏通道应不超过 25%；

d)扫描声束灵敏度波动应小于 6dB；

e)补偿后扫描声束灵敏度波动应小于等于 2dB；

f)检测系统应能同步记录检测数据和（二维或沿预定螺线一维）探头扫查位置编码信号；

g)位置编码信号的分辨率应小于声束在扫查方向的宽度。

三、测定方法

有关无缝钢管相控阵超声检测方法，如果我们需要检测分层缺陷是，可以采用相控阵线性扫查技术，垂直入射被检管道。如果是检测纵向缺陷时，可采用顺时针和逆时针两个方向的周向横波进行检测。如果是检测横向缺陷，可采用前和后两个方向的轴向横波进行检测。除了少量端部盲区外，检测缺陷的声束应覆盖扫查全管体。端部盲区应不大于 50mm 或 1.5 倍壁厚两者之中较大者。检测的频率应在 1MHz～15MHz 之间选择。

相控阵超声轴向电子扫查方式

1.相控阵超声主动孔径应不大于 30mm；当 U1（L1）等级且外径不大于 50mm 时，主动孔径宜不大于 15mm。

2.检测横向缺陷时，主动孔径方向应相位控制具有合适的轴向入射角。

3.主动方向延时法则宜不聚焦。

4.电子扫查步进量不大于声束在轴向最窄处的一半。

5.相控阵非主动孔径宜针对被检管道直径具有合适的尺寸和自然聚焦特性

6.检测纵向缺陷时，非主动孔径方向应具有合适的自然入射角或偏心距（水浸法）。

7.自动检测时，周向扫查速度应使单个电子扫描声束在重复周期内扫过的距离不大于最窄的周向工件表面等效声束宽度三分之一。

相控阵超声周向电子扫查方式

1.相控阵非主动孔径应不大于 25mm；当 U1（L1）等级且外径不大于 50mm 时，非主动孔径宜不大于 12.5mm。

2.检测横向缺陷时，非主动方向应具有合适的自然轴向入射角。

3.非主动方向不宜聚焦。

4.相控阵超声主动孔径应针对被检管道直径具有合适的尺寸和相位控制聚焦特性。

5.检测纵向缺陷时，主动方向应相位控制具有合适的入射角或偏心距（水浸法）。

6.电子扫查步进量应不大于声束在圆周方向最窄的探头等效宽度的一半。

7.自动检测时，轴向扫查速度应使单个电子扫描声束在重复周期内扫过的距离不大于最窄的轴向声束宽度三分之一。

轴向声束宽度测定方法

1.本测定方法应采用声束校准试块。

2.将探头放置于管道表面，首先沿管道轴向方向移动探头，找到外壁端角的最高反射点将A扫信号调节至满屏 80%高度，然后向前移动探头，当A扫信号降低至 40%时，探头对应点即为声束宽度的左端点，同样向后移动探头当A扫信号降低至 40%时，探头对应点即为声束宽度的右端点。两端点之间的距离即为该端角的声束宽度。

3.按照同样的方法测量出内壁端角的声束宽度。

4.比较两个声束宽度的值，较小者为轴向声束宽度。

5.当管道厚径比较大，不能检测出内壁端角信号时，可采用竖孔中部反射信号替代。

周向声束宽度测定方法

1.本测定方法应采用声束校准试块。

2.将探头放置于管道表面，首先沿管道圆周方向移动探头或管道，利用二次波找到外壁端角的最高反射点将A扫信号调节至满屏 80%高度，然后向左移动探头或管道，当A扫信号降低至 40%时，探头对应点即为声束宽度的左端点，同样向右移动光标当A扫信号降低至 40%时，探头对应点即为声束宽度的右端点。两端点之间的管道圆周距离即为该端角的声束宽度。

3.按照同样的方法测量出内壁端角的声束宽度。

4.比较两个声束宽度的值，较小者为轴向声束宽度。

5.当管道厚径比较大，不能检测出内壁端角信号时，可采用竖孔中部反射信号替代。

斜向缺陷的超声波检测

1.供需双方协商，可对无缝钢管中斜向缺陷进行超声波检测。

2.检测斜向缺陷时声束在管壁内呈螺旋传播。

3.斜向槽应在试样的外表面加工，或内外表面各加工一个，内外槽口的名义尺寸相同。斜向槽只

4.适合于公称外径大于 133 mm的钢管，斜向槽与钢管轴线角度应不大于 45°。

5.斜向槽的人工缺陷尺寸参照表A.1 人工缺陷尺寸执行。

相控阵超声检测技术对不同形貌特征的无缝钢管分层缺陷均能有效地检出，并能准确提供定量、定位检测数据，从而为检测人员提供有利的数据支持。与此同时，利用多种显示模式，将分层缺陷三维立体地展示给检测员，有利于对缺陷危害的分析和判断。通过采用先进的相控阵超声检测无缝钢管质量，可以有效促进检测效率提升，增强产品的国内外市场竞争力，同时为推进产业结构调整与优化升级创造条件，对规范市场竞争，引导市场良性发展，对于加快我国钢管水压密实性电磁检测技术快速发展，也具有积极的促进作用。