压力容器焊接区几何角度对相控阵检测的影响

来源：电子测量技术杂志2025年第16期北京时间：

作者：马朝阳，梁煌朗，谢志栋，李斌，李文涛

单位：1.甘肃省特种设备检验检测研究院 兰州 730050;2.兰州理工大学机电工程学院 兰州 730050

摘要：针对压力容器斜接管焊接区内部气孔缺陷在相控阵超声检测中因几何遮挡效应导致的信号衰减问题。本文通过构建结构几何张角声束传播衰减模型，结合声程补偿算法，系统研究了45°、60°、90°、135°四种试样张角下超声波的传播特性与缺陷检测效果。基于FDTD算法建立了斜接管动态响应仿真模型，并通过制备含预置缺陷的铝合金试样实验进行了验证。结果表明：经声程补偿后，45°缺陷信号幅值由50.4提升至97.4，信噪比从6.27 dB增至11.99 dB；60°缺陷信号幅值由77.5提升至97.5，信噪比从9.00 dB增至12.00 dB。且信噪比计算偏差小于1.5 dB，缺陷检出率提升23%。研究证实张角引发的遮挡效应显著影响声束传播路径与信号幅值。所提模型及修正算法可有效补偿非标结构的检测误差，为压力容器焊接区超声检测工艺优化提供了量化理论依据。

关键词：压力容器;无损检测;相控阵超声;遮挡效应;信号修正

基金资助：甘肃省重点研发计划工业类项目（23YFGA0036）、国家自然科学基金地区科学基金（52405594）项目资助