筒體的超聲波檢測（UT）是確保其內部質量（如夾雜、裂紋、氣孔等缺陷）的關鍵手段，尤其對厚壁筒體（壁厚≥50mm）需采用多方法組合檢測。以下是系統化的檢測方法及技術要點：

1. 檢測標準依據

常用標準：

國內：NB/T 47013.3-2015（承壓設備無損檢測）

國際：ASME Sec.V Art.4、ASTM A388/A388M（大型鍛件UT）

行業特殊要求：API 6A（井口設備）、RCC-M（核電）

2. 檢測方法選擇

(1) 縱波直探頭檢測（厚度方向）

適用場景：檢測筒體徑向缺陷（如白點、夾雜）

參數設置：

探頭頻率：2~5MHz（厚壁優選2.25MHz）

晶片尺寸：Φ20~30mm（保證近場區≤1/4壁厚）

靈敏度：平底孔基準（如Φ3mm，埋深與壁厚成比例）

掃查方式：

100%覆蓋，螺距≤探頭直徑的1/2

周向、軸向雙方向掃查（避免漏檢橫向缺陷）

(2) 橫波斜探頭檢測（焊縫/近表面）

適用場景：檢測環焊縫或近表面缺陷（如裂紋、未熔合）

參數設置：

探頭角度：45°~70°（K1~K2，根據壁厚調整）

折射角校準：用CSK-IA試塊調整入射點與K值

掃查方式：

鋸齒形掃查（前后移動±10mm）

偏轉掃查（±10°以檢測不同取向缺陷）

(3) 相控陣超聲檢測（PAUT）

優勢：可動態聚焦、多角度掃描，適用于復雜幾何體

參數設置：

陣元數：64~128（厚壁需高通道數）

扇形掃描范圍：45°~70°，步進≤1°

數據成像：

B掃描（厚度方向剖面）

C掃描（平面視圖，色標顯示缺陷深度）

3. 耦合與校準

耦合劑：高溫型（如甘油）用于預熱工件（＞50℃時），常規用水基凝膠

校準試塊：

縱波：CS-2（平底孔試塊）或IIW2（厚板試塊）

橫波：CSK-IA（斜探頭校準）

靈敏度校準：

基準波高80%屏高，信噪比≥6dB

4. 缺陷評定與驗收

缺陷定位：

深度計算：ΔT = （缺陷回波時間－始波時間）×聲速/2

聲速校準：碳鋼縱波聲速5920±30m/s

缺陷定量：

當量法：對比試塊平底孔回波幅度

測長法：6dB降落法（缺陷長度≥波長3倍時）

驗收標準（以ASME VIII為例）：

不允許缺陷：

單個缺陷＞Φ6mm當量

密集缺陷（間距＜20mm且總長＞壁厚1/3）

裂紋類線性缺陷（任何尺寸）

可接受缺陷：

單個Φ3~6mm，且間距＞3倍缺陷直徑

5. 特殊問題處理

粗晶材料檢測：

改用低頻探頭（1~1.5MHz）

增加濾波抑制草狀回波

曲面補償：

使用弧形探頭（曲率半徑匹配筒體±10%）

軟件校正（PAUT自動補償）

高溫檢測：

采用高溫探頭（耐溫≤300℃）

延遲塊材料選用耐熱陶瓷

6. 報告與記錄

必備內容：

檢測位置圖（標注缺陷坐標）

缺陷參數（當量大小、埋深、長度）

耦合劑類型、儀器型號（如奧林巴斯EPOCH 650）

數據存檔：

原始A掃描波形（帶時基標記）

PAUT的C掃描圖像（分辨率≥300dpi）

案例參考

某核電筒體檢測（壁厚150mm，材料SA-508 Gr.3）：

采用縱波+PAUT組合，發現Φ4.2mm夾雜群，經解剖驗證誤差＜0.5mm。

通過鍛件熱處理后復驗，缺陷無擴展，判定符合RCC-M MC3000標準。

通過規范化的UT流程，可有效控制厚壁筒體鍛件內部質量風險。對于關鍵設備（如反應堆壓力容器），建議增加TOFD（衍射時差法）或X射線數字成像（DR）作為補充驗證。