本文介紹相控陣超聲檢測(PAUT)用ISO(國際標準化組織)最新校驗試塊，概述試塊的基本特點和主要功能。

近些年相控陣超聲檢測(PAUT)在國內(nèi)外發(fā)展迅速，在工業(yè)上已經(jīng)廣泛應用。

有關相控陣超聲檢測(PAUT)的方法標準已及時推出，但涉及用什么試塊來校驗PAUT系統(tǒng)國內(nèi)還是比較混亂，不同的操作者，多用不同方法進行PAUT校驗。

實驗證明ISO2400試塊不能滿足所有PAUT校驗要求。

為此，IIW (國際焊接學會)VC分會為相控陣檢測設計新的校驗試塊。此校驗試塊將作為國際新標準ISO19675發(fā)布(ISO2400繼續(xù)有效)，發(fā)布日期2017-01。

1.PAUT IIW試塊立項起源

由于IIW試塊不能滿足所有PAUT校驗要求，第V委員會啟動專為PAUT設計校驗試塊的項目。

第V委員會的工作組由來自多國的代表組成，從2010年開始，大致活動了5年，大部分工作均通過基于互聯(lián)網(wǎng)的會議用電子方式完成。

2.PAUT試塊立項開發(fā)

立項背景和目的初始工作專注于規(guī)定立項范圍和目標。

本專題立項目的是：設計出既實用又價廉的相控陣校驗試塊，其基本校驗作用能滿足各國多行業(yè)需要、且符合現(xiàn)行標準要求。

PAUT的基本校驗是：材料聲速校驗，楔塊延時校驗，角度校正增益校驗

該試塊其他要求:

需輕便，性價比高，滿足國際法規(guī)要求；

能按其他ISO標準規(guī)定校核相控陣探頭；

能讓買主快速、簡單校核、確認試塊超聲特性符合要求。

3.PAUT校驗試塊型式

3.1設計四歷程

試塊型式的設計經(jīng)歷了以下四步(圖2)：

a)最先送VC分委會的提議由能源行業(yè)提出，試塊高度為50mm；

b)很快又決定將試塊高度從50mm增至100mm；

c)設計成兩個斜坡，聲束測量可從試塊三向進行；

d)完成最終設計型式，打上刻度標記。

（圖2 PAUT試塊設計四歷程）

（圖3 ISO19675:2017采納的PAUT校驗試塊型式）

粗看，PAUTIIW試塊頗似原IIW常規(guī)UT試塊，但可進行的特性校核和校驗功能要多得多。

工作組借助于仿真建模，大大加速了新試塊的設計確認。

3.2 仿真建模

ISO19675:2017的PAUT校驗試塊是首次使用超聲波束仿真建模軟件設計的第一個超聲校驗試塊。

這樣就大大加速了新試快的設計速度，對試塊標準反射體的定位，避免產(chǎn)生假信號，校驗時無干擾回波，確定試塊的外部尺寸都起到了很大的作用。

CIVATM用于該項工作，它是由法國CEA開發(fā)的軟件。

CIVATM是精細的全聲束傳播模型，它用的半解析法，基于脈沖響應函數(shù)的綜合，可模仿缺陷相互作用，也可作各向異性3D仿真。

上圖，用垂直分布的橫孔模擬聲波反應，以確保對S掃作快速校驗校核，而無干擾回波

上圖，在一個位置偏轉探頭，模仿聲波在各向異性介質(zhì)中的雙折射現(xiàn)象。

4.PAUT校驗試塊用法

4.1 ISO19675:2017概述

在ISO 19675 中列入兩個附錄，以使操作者快速了解 PAUT新試塊的適當用法。

附錄A是規(guī)范性附錄，說明材料各向異性測評方法，指導試塊制作者如何測定聲速(這些數(shù)值要求列入隨同試塊提供給用戶的技術文件中，以供操作者驗證驗收用)。

附錄B是參考性附錄，目的是比較PAUT校驗試塊與ISO2400試塊(即比較IIW新老試塊)，并簡單說明其他一些可能用法，如PA探頭楔塊延時測評、珊瓣測評、活陣元測評、靈敏度均衡、數(shù)據(jù)測繪校驗、相控陣元配置等。

4.2 各向異性校驗

ISO19675中的PAUT校驗試塊，只要其材料、熱處理和表面光潔度均滿足要求，各向異性不應相關(意即材料聲速、聲衰減應呈各向同性)，測定的聲速宜在標準提出的范圍之內(nèi)，即：

縱波聲速為5920m/s±30m/s，橫波聲速為3255m/s±15m/s。

該PAUT試塊型式的最大優(yōu)點是，能讓試塊買主通過簡單測試，快速驗證其是否符合標準要求。實際上，從三個正交方向就可快速測定試塊聲速。

測評時要用縱波直探頭和橫波直探頭。選用探頭應為寬帶，直徑不大于12.5mm。應使用適當耦合介質(zhì)。將探頭置于圖4所示三個位置，時間讀數(shù)應在底面回波和第一個多次回波間取值。

用橫波直探頭測取讀數(shù)時，探頭要旋轉90°，并比較快波型和慢波型的到達時間。

然后記錄三種波型的到達時間，通過計算求出相應聲速。若有各向異性存在，操作者可先看到輕微的聲波雙折射。

這是由快橫波與慢橫波引起的。在各向異性較弱的試塊中，快橫波與慢橫波的到達時間差可能看不出來。

（圖4 校驗各向異性的探頭位置）

置1、2、3(或3*)校驗

4.3主要用法說明

4.3.1斜探頭聲束角度測定

應先設置好要測評的斜探頭聲束延時法則。

再將斜探頭放在試塊上，使R100mm圓弧面回波最大，測出探頭入射點。

用尖細的標記筆，在探頭楔塊上劃出一線，使之與R100mm圓弧面中心點相符。

隨后，探頭移動，使最高或最低位置的3mm橫孔反射回波最大，見圖5。按最接近0.5°的刻度，讀出試塊標記線上指示的角度值，以此確定探頭可讀出的實際折射角。

（圖5）

4.3.2探頭陣元配置顯示用延時法則獲取的B掃圖，觀測陣列中每一單元的底波信號幅度和時間。

若1#陣元離PAUT校驗試塊端部最近，則其脈沖回波到達時間最短，而所有隨后陣元的脈沖回波到達時間顯示，應依次單調(diào)增加。

圖6即表示64陣元探頭由試塊V形面所得響應的B掃圖顯示。每一陣元的響應時間略大于相鄰陣元，即表明陣元配置正確。

（圖6 測評陣元配置的探頭放置和相應B掃圖）

注意：文中若涉及標準均可能存在失效，因此本文僅做學習參考，若有錯誤，請留言指正，也希望這些知識點可以幫到你！