CN103226131B - 用于检查螺旋埋弧焊管(hsaw)的相控阵列系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种相控阵列系统和检查方法，用于以一遍扫面针对位于管道的内部面和外部面两者附近的所有标准类型的裂纹来检查HSAW的焊缝，而不需要在一遍扫面期间对探测器进行机械调整。该结构包括利用至少一个用于在HAZ区域正上方进行层压检查的线性PA探测器、至少一对用于纵向缺陷检查和孔检测的PA探测器和至少两对用于横向缺陷检查的PA探测器。

Description

用于检查螺旋埋弧焊管(HSAW)的相控阵列系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年1月26日提交的发明名称为“用于检查螺旋埋弧的相控阵列系统”（A PHASED ARRAY SYSTEM FORINSPECTING HELLICAL SUBMERGED ARCS）的美国临时专利申请61,590877的优先权，在此通过引用包含其全部内容。

技术领域

本发明通常涉及一种用于使用相控阵列超声波系统来检查测试对象中的裂纹的方法和系统，尤其涉及一种用来检查螺旋埋弧焊管(helical submerged arc weld，HSAW)的相控阵列系统。

背景技术

埋弧焊接工艺

埋弧焊接(SAW)工艺是一种利用隐式弧所进行的电熔焊接方法。与具有焊接电极的弧焊接不同的是，这种情况下的弧在视觉上被隐藏，并且在渣和焊剂的层下燃烧。埋弧焊接(SAW)其中一个特征是其高沉积速度，这本质上是由于结合有利的热均衡性而施加的高电流强度所造成的。该沉积物还被称为焊珠，由于该沉积物形成了造成水楔定位用的机械约束的突起，因此阻碍了检查。

螺旋埋弧焊接(后文称为HSAW)是SAW工艺的其中一种，并且通常在钢铁业中用于包括耦合(各种宽度的)热扎卷材的多种应用，由此造成抛光管周围的螺旋缝。SAW或埋弧焊接是指：将用于耦合卷材边缘的电极埋入焊剂，以保护焊池不受污染。HSAW和LSAW(直缝埋弧焊接)管用作油气传输用的线路管。HSAW还通常用于水传输。

HSAW管的直径大小较大，其直径大小的范围在最大厚度为25mm(1英寸)的情况下为16”~100”。

焊缝角可以改变并且是卷材宽度和管直径的函数。焊缝角的范围大致为51度~75度。还存在需要不同类型的检查方式的不同类型的焊缝。焊缝角是所建议方式的关键参数，这是因为焊缝角直接限定了纵向缺陷和横向缺陷的倾斜方向。

焊珠宽度和余高的预测是金相焊接工艺中的高级研究课题；不存在用以估计这些参数的简单公式。SAW焊接线的一体成形可以被视为传统螺旋管制造设备的功能的一部分。该类型的制造工艺需要在线检查结构，其中在该在线检查结构中，管长度无限长并且检查数据存储需要与飞锯机相同步。

具有单独形成的SAW焊接线的设备利用了需要离线检查结构的制造工艺，其中在该离线检查结构中，管长度有限并且管长度在检查之前是已知的。

焊接管的超声波检查的现有测试方法

对于管的焊接检查，将要测试的截面缩小至焊缝本身以及缩小至与焊接部位邻接的热影响区(Heat-Affected Zone，HAZ)。焊接工艺已实现自动化，从而使自动化的测试系统具有价值。

按照如下说明了利用用于检查缺陷的单元件或双元件探头的超声波探测器(UT探测器)的组或阵列所进行的一般现有检查和测量任务。

i.包括内部(LID)和外部(LOD)凹槽的纵向缺陷，通孔缺陷(TDH)；

ii.中缝中壁平底孔(MWFBH)的纵向缺陷；

iii.横向缺陷(内部和外部凹槽，分别简写为“TID”和“TOD”)；

iv.热影响区(HAZ)内的层压测试；

v.HAZ内的壁厚度测量。

检查标准通常需要来自多个方向中的基准缺陷的检测。如检查标准“DNV-OS0F101APPENDIX D”(第1311、1312和1313段，以下称为“标准”)所定义那样，需要使用(位于焊接部位的各侧的)相对探测器结构。将针对HSAW焊接纵向缺陷的相对探测器结构称为前向(FW)和后向(BW)，而将针对HSAW焊接横向缺陷的相对探测器结构称为顺时针(CW)和逆时针(CCW)。

利用使用用于检查HSAW的UT的传统现有技术，以上所列举的各测试需要各自大致精确的入射角。提供了纵向探测器对(有时为串列探测器)、横向和层压探测器。这使得快速地得到具有多个电子通道和探测器的测试系统。

已知地，为了实现上述任务，在使用用于进行检查的UT探测器的现有操作中，需要总数至少为18的至少四组。应当多加注意的是，不仅仅现有操作中所涉及的大量探测器，这些探测器对各自也需要进行相对于管直径和厚度的精确机械调整以进行可靠的检查。这种持续调整的需求极大阻碍了生产率。另外，使检查的可靠性变差。

由于测试人员可能需要根据焊接角进行调整并且空间在需要四个以上的探测器对时受到限制，因而常常需要第二轮的焊接测试人员以及第二机台。

另外，使用以焊接部位为中心的UT探测器对，这使得允许在焊接部位内检测典型缺陷并且还使得能够使用透射传输信号来在两个探测器之间进行持续的耦合检查。如果V传输信号丢失或变差，则错误是由于耦合、未正确工作的探测器或整个系统其中任一所引起的。因此，对传输信号持续地进行监视，以确保系统的稳定工作。如果典型超声波束无法覆盖整个壁厚度，则不得不使用一个以上的探测器对。

现有成果已在专利US3,552,191、US3,868,847和US4,131,026中得以体现，其中这些专利各自提供了对使用传统单元件或双元件的UT探测器的系统或方法的改进以进行上述美国专利所述的检查。

US3,552,191使用超声波探测器以通过以机械方式移动这些探测器来检查具有平坦(非曲面)布局的HSAW的部分区域。US3,868,847和US4,131,026这两者在不同的工作模式下使用一系列固定转换器(UT)来扫描纵向焊接线。

US5,583292教导了使用相控阵列技术来进行焊接线检查。然而，其通过测量焊接线的壁厚度来进行焊接线检查。并未解决如上述标准中所需的针对沿着螺旋焊接线的裂纹的整个范围的全焊接宽度检查。上述美国专利的内容通过引用包含于此。

焊接检查需要相对于探测器的平滑的螺旋管移动，由此使得缝跟踪成为必要但困难的任务。

发明内容

因此，本发明的一般目的是提供了一种以非传统方式进行配置的相控阵列系统和检查方法，其中利用该非传统方式，针对位于管道内部和外部表面这两者附近的所有标准类型的裂纹，可以通过一遍扫描来检查HSAW的焊缝，由此不需要在一遍扫描期间针对探测器进行机械调整。

根据本发明的一方面，一种进行超声波检查的方法，该方法利用具有相控阵列探测器组的超声波相控阵列系统检查管道的螺旋焊缝，所述管道具有内表面和外表面，每个探测器具有两个端部和探测器主动轴，每个探测器位于所述管道的外表面上，每个探测器以各自的主动轴与所述管道的纵向轴线对准的方式布置，且每个探测器具有多个隙缝，所述探测器组沿着所述螺旋焊缝并紧邻着所述螺旋焊缝协同地进行扫描移动，其中所述探测器的位置相对于彼此基本保持固定，该方法包括以下步骤：至少使用放置在焊缝上方且与管道的轴线重叠的第一探测器来检查位于焊缝处的层压缺陷；至少使用第二线性探测器对来充分检查位于焊缝处的标准已知类型的纵向缺陷，其中该第二线性探测器对以允许在彼此面对的情况下应用其聚焦规则的方式放置在焊缝的相对侧，并且同时聚焦在焊缝的相同的一般区域上；以及至少使用第三线性探测器对和第四线性探测器对来检查位于焊缝处的标准已知横向缺陷，其中该第三线性探测器对和第四线性探测器对分别以允许在彼此面对的情况下应用其各自的聚焦规则的方式放置在焊缝的相对侧，并且分别同时聚焦在焊缝的相同的一般区域上，其中利用在所述螺旋焊缝上的扫描移动的单次通过来进行检查。

上述目的优选通过使用按照以下方式与管母线对准的7个线性PA探测器来实现：

·其中一个PA探测器位于热影响区(HAZ)正上方以进行层压检查。HAZ通常是已知的并且在本发明的附图中没有具体示出；

·其中两对用于纵向缺陷检查和孔检测的PA探测器是通过使用进行前向(FW)和后向(BW)检查的UT探测器而以传统方式实现的；

·其中两对用于横向缺陷检查的PA探测器是通过使用进行顺时针(CW)和逆时针(CCW)方向检测的UT探测器而以传统方式实现的。

本发明的另一目的是提供一种用于在HSAW中检查所有典型裂纹的PA系统，由此在适用于较大范围的管壁厚度的同时不需要进行机械探测器调整。

根据本发明的另一方面，一种相控阵列系统，用于执行检查管道的螺旋焊缝的超声波检查，所述管道具有内表面和外表面，所述系统包括并电耦合至相控阵列探测器组，其中每个探测器具有两个端部和探测器主动轴，每个探测器位于所述管道的外表面上，每个探测器以各自的主动轴与所述管道的纵向轴线对准的方式布置，且每个探测器具有多个隙缝，所述探测器组沿着所述螺旋焊缝并紧邻着所述螺旋焊缝协同地进行扫描移动，其中所述探测器的位置相对于彼此基本保持固定，所述探测器组至少包括：第一线性探测器，其放置在焊缝上方且与管道的轴线重叠，用于检查位于焊缝处的层压；第二线性探测器对，其以允许在彼此面对的情况下应用其聚焦规则的方式放置在焊缝的相对侧，并且同时聚焦在焊缝的相同的一般区域上，用于充分检查位于焊缝处的标准已知类型的纵向缺陷；以及第三线性探测器对和第四线性探测器对，其分别以允许在彼此面对的情况下应用其各自的聚焦规则的方式放置在焊缝的相对侧，并且分别同时聚焦在焊缝的相同的一般区域上，用于检查位于焊缝处的标准已知横向缺陷，所述相控阵列系统进一步至少包括纵向操作参数模块和横向操作参数模块，用于将所述系统配置为利用扫描移动的一次通过在内表面和外表面两者上检查焊缝的整个宽度。

本发明的另一目的是提供一种用于通过使用PA探测器的机械角、聚焦规则、专用声程和近似技术的新颖组合来在H SAW中检查所有典型裂纹的PA系统。

在检查方法中，所使用的使水楔适应于管直径的耐磨板仅具有一个曲率半径。

本发明的又一目的是提供一种用于检查纵向裂纹的PA系统，其中可以仅利用一个探测器而仅从裂纹的一侧来实现内部和外部凹槽检查。

本发明的另一目的是提供一种用于检查纵向裂纹的PA系统，其中在单个PA探测器的两个不同隙缝内采用可以独立于在线和离线检查这两者而使用的串列方法。

本发明的另一目的是提供一种用于检查横向裂纹的PA系统，其中可以通过仅将工作在一发一收模式下的一对探测器放置在外部凹槽侧来实现内部和外部凹槽检查。

本发明的又一目的是提供一种PA检查方法，其中采用在现有操作中没有看到用于相控阵列系统的耦合检查。

附图说明

图1是根据本发明的为了一遍实现全扫描的相控阵列HSAW系统中所采用的全部PA探测器的结构的示意图。

图2是图1所示的纵向裂纹检测用的一对PA探测器12a或12b的示意图，其中纵向裂纹包括位于不同焊接宽度位置的纵向ID凹槽、位于不同焊接宽度位置的纵向OD凹槽、以及位于焊接部位中心的通孔和MW FBH。

图3是利用纵向ID和OD凹槽检测用的PA探测器12a和12b沿整个焊缝的线性扫描的示意图，其中探测器12a和12b的隙缝20a表现为在P-C模式下一起工作以实现经由点301的耦合检查。

图4是图1所示的横向焊缝OD检测用的P-C模式下的两对PA探测器14a和14b或者14c和14d的示意图。

图5是利用横向OD凹槽检测用的P-C模式下的两对PA探测器沿整个焊缝线性扫描的示意图。

图6是图1所示的横向ID凹槽检测用的P-C模式下的两对PA探测器14a和14b或者14c和14d的详细示意图。

图7是利用横向ID凹槽检测用的P-C模式下的两对PA探测器沿整个焊缝的线性扫描的更详细示意图，其中探测器14b的隙缝401d和探测器14d的隙缝401d-2在P-C模式下一起工作以实现经由点701的耦合检查。

图8是图1所示的层压裂纹检测用的PA探测器10的更详细示意图。

图9是图2和3所示的纵向裂纹检测用的光线追踪的流程图。

图10是图2和3所示的纵向裂纹检测用的示例性光线追踪的端部图，其中示出了OD和ID凹槽检测用的一个波束和MW FBH检测用的一个波束。

图11是图2和3所示的纵向裂纹检测用的示例性光线追踪的顶视图。

图12是探测器的波束面上的接收矢量A和到达探测器的返回波束B之间的角错位的图。

图13是图4和5以及图6和7所示的横向凹槽检测用的光线追踪的流程图。

图14是图4和5以及图6和7所示的横向凹槽检测用的示例性光线追踪，其中(a)是端部图，示出了OD凹槽检测用的一个波束和ID检测用的一个波束，并且(b)是预期图。

具体实施方式

根据本发明的优选实施例包括使用一个或多个相控阵列探测系统，该相控阵列探测系统采用多个相控阵列探测器，并利用相控阵列探测器的布局和相应的扫描聚焦规则以获得对HSAW的完全在线检查。

所采用的缩写形式符合工业惯例。应注意以下名词以帮助阅读本发明。

·P-C:一发一收模式

·P-E：脉冲回波模式

·ID和OD：分别表示内直径和外直径；

·MW FBH：中壁平底孔

·TDH：通钻孔

·TOF：飞行时间

·FW和BW：前向检查和后向检查，以覆盖缺陷(凹槽)的两侧；

·CC和CCW：现有技术中的顺时针方向和逆时针方向的检查，以覆盖缺陷的两侧。

参考图1提出了本发明的优选实施例，其中采用了PA系统，该PA系统被配置为利用最少数量的探测器以及在扫描阶段最少量的机械调整，在一遍管道扫描中覆盖上述背景技术部分所列举的所有缺陷。

应注意的是，图1示出了一种要检查背景技术部分所列举的所有可能的缺陷的示例性的情况。应理解，检查结构可以根据要覆盖的不同类型的缺陷而改变，这种改变在本发明的范围和教示的范围内。

仍参考图1，根据本发明的PA探测器的示例性结构包括如下的三层不同的探测器：

·层1可表示为探测器10，用于检查热影响区(位于焊缝线上或附近，后文称为HAZ)以获得层压缺陷。在该检查中，探测器相对于管螺旋地移动，并总是位于焊缝线的上方，其中无论焊缝角度如何，探测器都保持固定。应注意，有益的作法是将其它层探测器放置得尽量靠近顶部母线以降低焊缝角度改变的影响。图1和8给出了探测器10的细节。

·层2可表示为相对于(靠近顶部母线的)一个母线对称布置的探测器12a和12b，用于在一遍扫描中沿着前向(后文称FW)和后向(后文称BW)这两者检测纵向凹槽、通钻孔和中壁平底孔(MW FBH)。图1、2和3给出了细节。

·层3可表示为第一探测器对14a和14b以及第二探测器对14c和14d，每个探测器对相对于(靠近顶部母线的)一个母线对称布置从而沿着CW和CCW方向检测横向凹槽。图1和4～7给出了细节。

如图1所示，该结构仅需要7个线性相控阵列探测器就能执行利用现有技术方案原本需要18个传统UT探测器才能执行的任务。更重要的是，由于组合利用了机械角度、隙缝配对、隙缝扫描和电角度，本结构自动地降低了对持续调整探测器的需要，后文中将给出相关的细节。

还应注意，与该示例性PA探测器结构相关联，每个水楔轴线总是平行与管道的一个母线。以这种方式，需要通常使用的仅具有一个曲率半径的耐磨板。按照母线来放置水楔是有利的，因为这比在传统检查结构的情况下采用螺旋焊缝为基准来放置水楔要更简单且更有效。在传统检查结构的情况下，需要具有两个曲率半径的形状复杂的耐磨板或者喷水探测器。

如图1的PA探测器的示例性结构所示，PA探测器是线性的，且总是平行于管道母线进行安装的。对于纵向裂纹检测的结构和横向裂纹检测的结构，通过由探测器保持器所给出的一个机械角度(机械角如图2所示)和由检查期间应用于PA探测器的聚焦规则所控制的一个电角度的组合来获得针对每个基准缺陷的正确波束角度。对于纵向裂纹检测，电控偏转角度和沿探测器的电控隙缝平移提供了用于在管道壁厚度或焊缝角度改变的情况下消除探测器位置的机械调整的两个可利用的自由度。对于横向裂纹检测，P-C模式下的探测器对使得能够在不需要频繁的机械调整的情况下线性扫描整个焊缝宽度。调整每个PA探测器中的聚焦规则的高效性消除了现有UT操作中所需要的进行机械调整或采用波束扩散探测器的负担。

应理解的是，图1所示的上述布局充分利用了PA探测器提供的优点，即扫描覆盖的宽度可适应于焊缝位置的小改变，并避免了如背景技术部分所述的传统UT技术所需要的昂贵和复杂的焊接追踪系统。

针对纵向凹槽、TDH和MW FBH的检查方法

如图2和3所示，纵向PA探测器12a和12b分别用于执行原本由现有技术执行的FW方向和BW方向的检查，纵向PA探测器12a和12b平行于管道轴线安装，并且探测器轴线相对于螺旋焊缝的轴线成角度α。每个PA探测器在安装于探测器保持器的情况下相对于管道表面上的固有波束出射点的法线机械地倾斜角度θ_L。然后，生成电偏转角度β_L(未示出，但是本领域技术人员公知的)以检测沿角度α方向的凹槽。检测内直径表面和外直径表面的情况下所用的是同样的偏转角度β_L。

如图2所示，在线性PA探测器12a上的第一隙缝20a的位置与位于焊缝珠中心的外部(OD)纵向凹槽LOD的检测有关。从第一隙缝20a的第一元件到焊缝中心的距离是管道壁厚度和操作中所应用的检查角度的函数(该距离与管道直径相比改变得非常小，因为管道直径通常相对较大)。隙缝20b与内部纵向凹槽L ID的检测有关，该隙缝20b比隙缝20a多采用一条声波波束。

计算探测器(或更精确地，水楔侧面)与焊缝中心之间的距离(即图2中的DL)从而保持可接受的检测性能并避免水楔和焊珠之间的机械干涉。

在对距离DL进行最优化的过程中，要考虑焊缝角度α。本发明所述的方法的目的在于独立与焊缝角度且独立于壁厚度将水楔保持在固定位置。

参考图2，通过以下的组合因素来确定距离DL：

·管道的最小壁厚度WT_min，其中WT表示壁厚度；

·水楔角度θL，

·焊缝角度α，

·焊缝珠宽度WB。

下面将参考图9、图10和图11来进一步描述用于获得各批次检查用的DL的详细步骤。

应注意的是，如背景技术部分中前面的关于SAW焊接工艺的部分所述，在焊接中经常造成导致大焊珠的沉积。焊珠的宽度是管道的壁厚度的函数。因此，在检查之前，必须考虑两个或多个探测器位置以覆盖大范围的壁厚度。在这种情况下，将得到针对给定范围的壁厚度的最优化的距离DL。

如图2所示的对通钻孔(TDH)的检测与对纵向OD凹槽(L OD)和纵向ID凹槽(L ID)的检查相似。

应理解，对于MW FBH，如图2所示的由隙缝21a(或发送器T)和隙缝21b(或接收器R)构成的串列结构可直接应用于纵向裂纹检测所用的PA探测器。在这种情况下，目的是根据壁厚度和焊缝角度α来计算发射隙缝和接收隙缝位置。更多细节参见图3所示。

现在参考图3。可以利用探测器12a和12b，通过将波束偏转到管道OD上与两个探测器距离相等的位置处，激励探测器12a和12b中的第一探测器并且监控在第二探测器的规定隙缝上接收到的信号，来进行耦合检查。该耦合检查技术与传统UTHSAW系统中所使用的X结构的耦合检查技术相同。甚至更优地，分别处于探测器12a和12b中的两个相对的隙缝20a-20a的中间跳转点301可以偏离焊接区，以获得不依赖焊接几何特性的信号。可在独立通道中进行耦合检查，在该独立通道中，将相对的探测器中的发送器隙缝和接收器隙缝进行配对以一起工作。

选择PA探测器上的不同的隙缝(或隙缝位置)，这使得能够在一遍扫描中进行利用从20a-1，20a~20a-2的隙缝扫描对外部凹槽L OD的检测或者利用从20b-1，20b~20b-2的进一步隙缝扫描对内部凹槽L ID的检测。应注意的是，在该结构中，20a组的隙缝比20b组的隙缝更密集。因此，如图3所示通过在整个焊接宽度上的隙缝扫描而获得了焊缝覆盖。

利用一发一收模式的横向裂纹的检查方法

参考图4，横向PA探测器也平行于管道母线进行安装。探测器轴线相对于螺旋焊缝的轴线成角度α。由发送器14a和接收器14b组成的探测器对构成了沿着CCW方向扫描焊缝的一发一收结构。各PA探测器在安装于探测器保持器中的情况下分别相对于管道表面上的固有波束出射点的法线机械地成角度倾斜。如图4所示，针对探测器14a和14c，倾斜角度表示为θ_T，或者针对探测器14b和14d，倾斜角度表示为θ_Tr。这些角度也被称为机械角度。

应注意的是，普通的传统相控阵列操作中的机械角度通常保持约为0，这意味着传统上通常将相控阵列探测器放置为与该探测器的检查表面垂直。然而，这里采用了一致且远大于0的机械角度与偏转角度组合以实现本发明所述的检查任务。

然后，生成分别成角度β_{T_OD}和β_{Tr_OD}(未示出但本领域技术人员公知)的两个隙缝401a和401b的电波束偏转，从而以一发一收模式检测外部凹槽T OD。

现在参考图6，利用同一对探测器，生成分别成角度β_{T_ID}和β_{Tr_ID}(未示出但本领域技术人员公知)的两个隙缝401c和401d的电波束偏转，从而检测内部凹槽T ID。

如图4和6所示，外部凹槽和内部凹槽都是沿角度α+π/2方向的。对于发送器探测器和接收器探测器，分别将各探测器的第一元件与焊接中心之间的距离表示为D_T或D_{T_R}。一对的两个探测器中心之间的周向间隔表示为H。

如图4所示，从发送器隙缝401a开始直到接收器隙缝401b的一发一收声程检测焊缝右边缘的外部凹槽T OD；相似地，如图6所示，利用同一对探测器，从发送器隙缝401c开始直到接收器隙缝401d的一发一收声程检测焊缝右边缘的内部凹槽T ID。通过不同的聚焦规则来控制区分凹槽T OD的检测和凹槽T ID的检测，也就是说，电偏转角度β_{T_OD}和β_{T_ID}、β_{Tr_OD}和β_{Tr_ID}不同，隙缝401a和401c的位置不同，并且隙缝401b和401d的位置也不同。

参考图5，采用探测器对14a和14b，从而以P-C模式来进行隙缝扫描。对于P-C模式来说，采用隙缝对401a和401b，401a-1和401b-1，以及401a-2和401b-2来覆盖从右边缘到左边缘的整个焊缝。随着焊缝的前进，沿着凹槽长度来扫描凹槽T OD(检查点平行于管道母线)。隙缝扫描使得能够覆盖整个焊接宽度和整个焊接厚度。

与图7所示相似地，通过从401c和401d到401c-2和401d-2的隙缝对来扫描凹槽T ID。隙缝扫描使得能够覆盖整个焊接宽度和整个焊接厚度。

可以注意到，同样地，如图4~7所示，应使用第二探测器对14c和14d来进行CW方向的横向OD和ID凹槽检查。

应注意地是，由于使用了P-C模式，在焊接角度或壁厚度改变的情况下，探测器对14a和14b或探测器对14c和14d的周向位置需要改变。在被检查的不同批次的管道之间发生改变时会出现这种情况。在水楔足印和焊缝之间存在几何干涉的情况下，或者在探测器与焊接位置距离太远的情况下，距离D_{T_T}和D_{T_R}应该改变。这些值可能会受到壁厚度和焊接角度的改变的影响，但是借助于隙缝扫描，只有少量的离散值需要适应于这些管道参数的改变。所公开的P-C模式相对于采用UT或相控阵列技术的传统模式的优点如下所述。

P-C结构的线性扫描极大地覆盖焊缝的整个宽度，而不需要机械调整；同时，通过线性扫描而不是传统UT中采用的扩散波束所实现的宽度覆盖改善了信噪比。线性扫描的折射角度是恒定的，这提供了在整个焊接宽度上一致的回波信号。

利用波束偏转和隙缝扫描的灵活性，通过一对探测器(沿着CW方向或CCW方向)扫描外部横向凹槽和内部横向凹槽这两者。该特征缩减了探测器数量。

参考图7，相似地，可以通过利用探测器对14a和14c或14b和14d中的第一对的第一探测器将波束偏转到管道ID上，以使得反射的波束在第二探测器的预定隙缝处被接收，从而利用探测器对14a和14c或14b和14d来进行耦合检查。该耦合检查技术与传统HSAW系统中所用的X结构的技术相似。更有利地，两个相对隙缝的中间跳转点可与焊接区偏离从而获得不依赖焊接几何特性的信号。例如，通过移动隙缝位置，探测器14b中的隙缝401d和探测器14d中的隙缝401d-2的中间跳转点701可向右偏离其当前位置。可在独立通道中进行耦合检查，其中在该独立通道中，分别处于一对相对的探测器中的发送器隙缝和接收器隙缝一起工作。

针对层压缺陷的检查方法

参考图1和图8，对热影响区(HAZ)设置层压检查，并且线性PA探测器10位于管道的顶部母线上以使焊缝角度变化的影响最小。距离L_Min是耐磨板内为了适应于该焊缝角度变化所需的最小机械间隙。

此外，需要考虑具有壁厚度的焊珠的宽度的变化以求出距离L_Min。针对管道大小，可能需要具有若干个L_Min距离。

应当注意，在图8所示的优选实施例中，仅使用探测器10的端部隙缝来进行层压检查。

可选地，对于HAZ检查，还可以考虑具有两个较短的PA探测器或两个UT探测器的结构来代替一个长探测器。在这种情况下，这些探测器将仍被安装在同一探测器保持器内但彼此分开了小于或等于最小焊珠宽度L_Min的固定距离。然后，使用隙缝扫描来覆盖HAZ。

设置操作参数

这里使用示例情况来提供与设置操作参数以使用本发明所公开的PA系统有关的更多详细内容。为了在每次对具有诸如直径和厚度等的特定几何参数的测试对象进行检查之前正确地设置PA系统，优选应用以下过程。分别针对P-E模式和串列模式下的纵向裂纹检测的图1中的12a或12b的探测器结构以及P-C模式下的横向裂纹检测的图1中的14a-14d或14c-14d的探测器结构进行该过程。

针对纵向裂纹检测或针对横向裂纹检测的图1中的探测器结构的可行设置需要水楔、探测器、波束偏转以及探测器对14a-14b或14c-14d之间的相对位置的一组预定参数，其中该组预定参数是管道几何特性、焊缝宽度和焊缝角度的函数。参数设置处理计算这里被称为“操作参数”的该组参数。

线性探测器提供用于抵消该探测器的特定机械运动的电控制的两个轴。其中一个轴是沿着探测器的隙缝偏移(aperturedisplacement)并且另一轴是角度偏转力(angle steering ability)。需要通过参数设置处理来分别分析用于抵消纵向缺陷检测的机械运动和横向裂纹检测的机械运动的程度。

在P-E模式下检查纵向裂纹所用的操作参数

如上所述，图1所示的探测器12a或12b被配置为在P-E模式下工作以进行ID纵向凹槽检测和OD纵向凹槽检测。为了减少所使用的探测器数量，同一组探测器在串列模式下工作以进行MW FBH检测(参见图2)。对于诸如12mm或更厚的较大的管道壁厚度，需要该MW FBH检测。

为了避免使水楔足印和焊缝边缘之间的空间过窄，优选将ID纵向凹槽检测所用的波束跳转数设置为1.5，并且将OD纵向凹槽检测所用的波束跳转数设置为1。

图9说明了用于计算这些检测所用的操作参数的过程，其中借助于图10和11可以更好地理解该过程。能够定义操作参数的必需条件是：图11中的焊缝的角度α并没有不合期望地小。对于本领域技术人员而言，已知强调原因如下：在不存在该条件的情况下，焊缝的整个宽度无法被与管道轴线平行配置的探测器有效地覆盖。由于对于HSAW管道而言、焊接角度α总是大于50度，因此该条件有效。

参考图9，步骤901描述了包括以下的必需输入参数：

○管道参数：直径、厚度、横波速度和焊缝角度；

○探测器参数：隙缝大小和元件间距；

○水楔参数：通过使可检查焊接宽度最大而选择的机械角度θ、以及水柱。

对于涉及期望对MW FBH进行检查的较厚的壁管道的情形(参见图10或图11中的MW FBH，由中壁1007和中缝1107的交点来定义孔的平底)，还需确定针对探测器12a处的返回波束1004f的距离公差。

在步骤902中，针对不存在MW FBH的情况的参数计算的详细内容如下所述。

·计算使得法线能够入射到焊接线的偏转角度；

·计算纵向ID凹槽检查和纵向OD凹槽检查所用的波束跳转点；如图10所示，声程是从12a起、经过1002a~1002d并且返回至12a。

·确定ID凹槽检查和OD凹槽检查所用的最大可检查焊接宽度1112W_B1；

·根据最大可检查焊接宽度来确定如图11所示的起始隙缝位置1103a和结束隙缝位置1103b；

·确定进行检查所需的探测器长度和最小元件数量。

如图10所示，声程从探测器12a内的隙缝开始，穿过跳转点1002a~1002d，并且在探测器12a内的同一隙缝处结束。通过场角捕获(corner trap)来在跳转点1002c处检测OD纵向凹槽并且通过场角捕获来在跳转点1002d处检测ID纵向凹槽。图11中示出的由焊接边缘1108a和1108b所定义的可检查焊接宽度W_B1是根据焊珠区域无法有效地支持波束跳转的标准来确定的。

在(仅针对厚壁管道)需要MW FBH的检测的情况下，该过程进入包括步骤904~906的循环。在步骤904中，模块对图11的发送隙缝1005a设置初始波束偏转角度。然后，在步骤905中，计算图10和11中示出的从1105a起、经过1004a~1004f并且结束于返回隙缝1105b的声程。在步骤906中，检查波束在距离公差内是否与探测器12a交叉。在“是”的情况下，该处理移动至步骤907；否则该处理返回至步骤904。

由于在串列模式下针对总共使用较少的ID和OD跳转点的MW FBH进行检测，因此不得不使相关隙缝接近焊接边缘或者使ID跳转点和OD跳转点更接近焊接部位，由此缩减可检查焊接宽度。因此，需要将先前获得的可检查焊接宽度W_B1修改或缩减为焊接宽度W_B2，其中该焊接宽度W_B2是由图11所示的焊接边缘1107a和1107b来定义的。在步骤907中进行该操作。

应当注意以下情况：图11中从隙缝1105a开始并且到达隙缝1105b的波束可能并非存在于探测器的相同波束平面中，因此相对于探测器12a中以任意偏转角度进行接收的任何隙缝可能存在角度未对准。在图12中更加详细地说明该情况。到达探测器12a的波束矢量B与由于该探测器内的任何隙缝而产生的矢量A不平行。总是存在属于探测器12a的波束平面的、并且方向最接近矢量B的方向的矢量A。为了正确地设置参数，选择矢量A的方向作为用于接收图10中的波束1004f的偏转角度。

该角度未对准可能会使接收灵敏度下降。然而，在针对HSAW管道的16”~100”的全直径范围的大量计算之后，观察到未对准角度决不会大于2度，甚至是相对于2.25MHz的探测器的波束偏离角度非常小的角度。

应当注意，表示本发明的另一重要新颖方面的利用矢量A近似矢量B的该方法使得诸如12a或12b等的单个探测器能够检查纵向裂纹，并且在横向裂纹检测时使得诸如14a和14b或者14c和14d等的一对探测器能够检查OD凹槽和ID凹槽这两者。

应当注意，对于MW FBH检测，可以在不会影响参数设置结果的情况下使图11中的发送隙缝1105a和接收隙缝1105b互换。

最后，在步骤908中，按照如下设置针对图1中的探测器12a或12b的结构的参数以供输出。

·ID和OD凹槽检查用的波束偏转角度和探测器110112a上的隙缝位置

·探测器边缘和焊锋的中心之间的距离D_L

·最大可检查焊接宽度W_B1B1112

·所需最少的探测器元件数

·所有的折射角度

在存在要检测的MW FBH的情况下，如下给出根据该方案的例程904~907所得到的结果：

·MW FBH检测用的发送波束偏转角度以及折射角度；

·该FBH检测用的接收波束偏转角度以及折射角度；

·修改后的最大可检查焊接宽度W_B2B；

·发送隙缝位置和接收隙缝位置1105a和1105b。

结果，参考图10和11中的示例性光线追踪或操作参数设置，如果焊接角度α改变，则在无需探测器移动的情况下，相控阵列探测器的波束偏转使得垂直波束能够入射到角度α的焊缝，同时对于ID凹槽检测和OD凹槽检测这两者，来自1103a~1103b的线性扫描隙缝以恒定折射角度充分覆盖了特定焊接宽度；同样，MW FBH的覆盖率可以在结合两个隙缝1105a和1105b的平移的情况下利用这两个隙缝的角度偏转。如果壁厚度改变但在水楔足印和焊接边缘之间仍不存在几何特性冲突，则在无需探测器移动的情况下，可以使这些隙缝在探测器12a中沿着管道轴线平移运动得更接近焊接部位或者进一步远离焊接部位(厚度变化并非必须要求偏转角度改变)。

在P-C模式下检查横向裂纹所用的操作参数设置

如上所述，图1中作为14a-14b或14c-14d示出的一对探测器被配置为在一发一收模式下工作以分别检测图14(b)中的ID横向凹槽T ID和OD横向凹槽T OD这两者。如图13所示的用于计算正确地设置PA系统所需的操作参数的过程如下所述，其中借助于图14(a)和14(a)可以更好地理解该过程。

参考图13，在步骤1301中，将以下的测试条件参数输入至PA系统：

·管道参数：直径、厚度、横波速度和焊缝角度；

·探测器参数：隙缝大小和元件间距；

·发送器14a的水楔参数：为了使可检查焊接宽度最大而选择的水楔角度θ_T、水柱和水内的波速度；

·接收器14b的水楔参数：水柱；

·OD横向凹槽检测时入射波束和反射波束之间的波束分离角度，其中该角度是通过使可检查焊接宽度最大所选择的；

·限制条件：最大折射角度(例如：<70度)、最大电偏转角度(例如：<24度)、以及接收器14b的最大水楔角度θ_Tr(例如：<22度)；

·ID凹槽检测用的接收器14b处的返回波束的距离公差。

通过使用图1中的同一对探测器14a-14b或14c-14d，对于OD横向凹槽检测和ID横向凹槽检测分别存在两个步骤的参数设置处理。

步骤1302描述了用于获得OD横向凹槽T OD检测的参数的计算步骤。就光线追踪而言，在该步骤中不存在近似。特别地，获得了外部表面上的由示出为1410a和1410b的焊接边缘所定义的最大可检查焊接宽度1409。通过满足1405a(1405b)和1405c(1405d)之间的P-C模式隙缝的其中一个的波束跳转点1403c来检测随着焊缝移动的外部横向凹槽T OD中的任意部分。

更具体地，步骤1302包括以下计算：

·通过使可检查焊接宽度最大来计算一发一收模式的发送器隙缝1405a和接收器隙缝1405b的偏转角度、以及发送器14a的机械角度(同样适用于ID和OD)；

·在上述计算之后，在图14(a)中，获得接收器14b的位置以及相对于发送器14a的位置的可检查焊接宽度的位置，获得接收器14b的机械角度，同时计算跳转点1403a~1403e。

·确定在发送器隙缝1405c的位置处结束的线性扫描范围，在跳转点1403h处于焊接部位内的情况下，最大可检查焊接宽度1409相应地缩短。

在步骤1303中，参考图14(b)，基于如上所获得的非电子可控参数、即两个探测器14a、14b和焊接位置之间的相对位置以及接收器14b的水楔角度，来计算从ID横向凹槽T ID返回的波束1404h。通过在发送隙缝1406a和接收隙缝1406b这两者中改变隙缝位置和偏转角度，在ID跳转点1404d处检测随着焊缝移动的凹槽(还参见图14(a)中的声程14a→1404a~1404g→14b)。到达接收隙缝1406b的返回波束的距离误差应当在所输入的距离公差内。然后，根据最大可检查焊接宽度1409来计算扫描范围(即，隙缝1406c和1406d的位置)。

应当注意以下情况：从隙缝1406开始并且到达探测器14b的波束可能并非处于探测器14b的波束平面内，因此相对于探测器14b中以任意偏转角度进行接收的任何隙缝可能存在特定角度未对准。在图12中说明了该情况。到达探测器14b的波束矢量B与由于该探测器内的任意隙缝而产生的矢量A不平行。总是存在属于探测器14b的波束平面的、并且方向最接近矢量B的方向的矢量A。对于这里所公开的光线追踪或参数设置技术，选择该矢量A的方向作为用于接收图14(b)中的波束1404h的偏转角度。

该角度未对准可能会使接收灵敏度下降。然而，在针对HSAW管道的16”~100”的全直径范围的大量计算之后，观察到未对准角度决不会大于2度，甚至是相对于2.25MHz的探测器的波束偏离角度非常小的角度。

返回参考图14(b)，应当理解，对于ID横向凹槽检测，在不会影响操作参数结果的情况下发送隙缝1406a和接收隙缝1406b是可互换的。

还应当理解，首先，在操作参数设置期间就光线追踪而言不存在近似的情况下，还可以通过检测ID横向凹槽来获得接收用探测器14b的位置和机械角度，然后通过使角度未对准最小化来获得横向OD凹槽检测所用的探测器14b的接收偏转角度。

按照如下概述步骤S1303。

·针对一发一收模式，通过使接收器1402b和穿过点1404g的接收波束之间的距离最小化来计算发送器隙缝1406a和接收器隙缝1406b的偏转角度，其中该接收波束在跳转点1404d处被凹槽1408T ID的端部所反射并且其声程为1406a~1406b；

·在误差处于距离公差内的情况下，该计算停止。

最后，在步骤1304中，输出针对图1中的探测器对14a-14b或14c-14d的结构的参数。

参考图14(b)中的示例参数设置结果，在除沿着焊缝以外的方向上不存在探测器移动的情况下，对于ID凹槽检测和OD凹槽检测这两者，线性扫描以恒定折射角度覆盖了特定焊接宽度。该特征可以补偿探测器沿着管道轴线的特定机械运动，只要在水楔足印和OD焊接边缘之间不存在几何特性冲突即可。然而，由于P-C模式，焊接角度α的变化或壁厚度的变化会引起发送探测器14a和接收探测器14b在管道圆周方向上的重新定位。

在特别是针对本发明所公开的探测器结构的操作参数设置过程的独特理解和新颖处理的上述教导的指引下，本领域技术人员应当进行一组操作参数的详细计算。为了概述关于设置操作参数的教导，包括了以下：在无需进行探测器机械调整的情况下，通过组合使用声程、跳转点、机械角度和偏转角度以及近似方式，来理解并实现焊缝的整个宽度的针对ID和OD这两者的期望覆盖率和分辨率。

可选地，关于对探测器角度进行机械调整的需求可以通过使用能够在所有方向上获得电子偏转角度的矩阵PA探测器来消除。在其它情况下，将这种探测器用于HSAW检查也落在本发明的范围内。

Claims (22)

1.一种进行超声波检查的方法，该方法利用具有相控阵列探测器组的超声波相控阵列系统检查管道的螺旋焊缝，所述管道具有内表面和外表面，每个探测器具有两个端部和探测器主动轴，每个探测器位于所述管道的外表面上，每个探测器以各自的主动轴与所述管道的纵向轴线平行对准的方式布置，且每个探测器具有多个隙缝，所述探测器组沿着所述螺旋焊缝并紧邻着所述螺旋焊缝协同地进行扫描移动，其中所述探测器的位置相对于彼此保持固定，所述隙缝是发送器隙缝或接收器隙缝，

该方法包括以下步骤：

至少使用放置在焊缝上方且与管道的轴线重叠的第一线性探测器来检查位于焊缝处的层压缺陷；

至少使用第二线性探测器对来检查位于焊缝处的标准已知类型的纵向缺陷，其中该第二线性探测器对以允许在彼此面对的情况下应用其聚焦规则的方式放置在焊缝的相对侧，并且同时聚焦在焊缝的相同的区域上；以及

至少使用第三线性探测器对和第四线性探测器对来检查位于焊缝处的标准已知横向缺陷，其中该第三线性探测器对和第四线性探测器对分别以允许在彼此面对的情况下应用其各自的聚焦规则的方式放置在焊缝的相对侧，并且分别同时聚焦在焊缝的相同的区域上，

其中利用在所述螺旋焊缝上的扫描移动的单次通过来进行检查。

2.根据权利要求1所述的进行超声波检查的方法，其中所述探测器组仅能够沿着焊缝协同地移动，并且在除了沿着焊缝之外的任何方向上固定。

3.根据权利要求1所述的进行超声波检查的方法，其中对于相对应地工作的各对隙缝，各隙缝的第一个元件和焊缝中心之间的距离相等。

4.根据权利要求1所述的进行超声波检查的方法，其中在检查期间，仅使用所述第一线性探测器的接近两个端部的隙缝来检查所述层压缺陷。

5.根据权利要求1所述的进行超声波检查的方法，其中第二线性探测器对的一部分隙缝以脉冲回波模式操作，并被配置为利用各探测器的隙缝扫描、机械角度和偏转角度的组合来检查可能位于焊缝的任何位置的纵向凹槽，该任何位置包括靠近内表面和外表面两者的位置、沿着焊缝的整个宽度的位置、以及沿着焊缝的整个厚度的位置。

6.根据权利要求5所述的进行超声波检查的方法，其中第二线性探测器对中的各探测器以脉冲回波模式操作以检查纵向凹槽的一侧。

7.根据权利要求1所述的进行超声波检查的方法，其中第二线性探测器对的一部分隙缝以串列模式操作，并被配置为检查管道的中壁中的平底孔的两侧。

8.根据权利要求1所述的进行超声波检查的方法，其中第三线性探测器对和第四线性探测器对的预定隙缝组以一发一收模式操作，从而利用各探测器的隙缝扫描、机械角度和偏转角度的组合来检查可能出现在焊缝的任何位置的横向凹槽，所述任何位置包括靠近内表面和外表面两者的位置以及沿着焊缝的整个宽度的位置。

9.根据权利要求8所述的进行超声波检查的方法，其中同时使用第三线性探测器对和第四线性探测器对分别同时顺时针和逆时针地检查横向缺陷。

10.根据权利要求8所述的进行超声波检查的方法，其中以如下方式进行隙缝扫描：依次将相应的探测器对中的隙缝进行配对以进行一发一收操作，从而针对横向缺陷扫描包括焊缝的内表面和外表面两者的焊缝的整个宽度和整个厚度。

11.根据权利要求1所述的进行超声波检查的方法，进一步包括耦合检查步骤，通过该耦合检查步骤，管道上的一个探测器对的一个隙缝所应用的测试聚焦规则在所述管道上的所述一个探测器对的相应探测器的期望的接收隙缝上被检查。

12.根据权利要求1所述的进行超声波检查的方法，其中使用第二线性探测器对的步骤进一步包括用于设置操作参数的第二设置过程，该第二设置过程包括以下步骤：

分析第二线性探测器对中的一个探测器的隙缝的声程，该声程从第二线性探测器对中的一个探测器的一个端部的隙缝开始、并到达焊缝的可能出现缺陷之一的最远侧，其中返回波束结束于探测器的接收隙缝，所述声程与至少一个机械角度和偏转角度的使用有关；

估计返回波束是否在预定距离公差之内；

计算应大于需要检查的预定焊接宽度的最大能够检查的焊接宽度；

确定包括第二线性探测器对的各位置、隙缝的机械角度和偏转角度的用于检查纵向缺陷的操作参数。

13.根据权利要求1所述的进行超声波检查的方法，其中使用第三线性探测器对或第四线性探测器对的步骤进一步包括用于设置操作参数的第三设置过程，所述第三设置过程包括以下步骤：

分析从第三线性探测器对或第四线性探测器对中的一个探测器的一个端部上的隙缝开始、并到达焊缝的可能出现横向缺陷之一的最远侧的声程，其中返回波束结束于相对应的探测器对的相对应的探测器的接收隙缝，所述声程与至少一个机械角度和偏转角度的使用有关；

估计所述返回波束是否在预定的距离公差之内；

计算应大于需要检查的预定焊接宽度的最大能够检查的焊接宽度；

确定包括第三线性探测器对或第四线性探测器对的各位置、隙缝的机械角度和偏转角度的用于检查横向缺陷的操作参数。

14.一种相控阵列系统，用于执行检查管道的螺旋焊缝的超声波检查，所述管道具有内表面和外表面，所述系统包括并电耦合至相控阵列探测器组，其中每个探测器具有两个端部和探测器主动轴，每个探测器位于所述管道的外表面上，每个探测器以各自的主动轴与所述管道的纵向轴线平行对准的方式布置，且每个探测器具有多个隙缝，所述探测器组沿着所述螺旋焊缝并紧邻着所述螺旋焊缝协同地进行扫描移动，其中所述探测器的位置相对于彼此保持固定，所述隙缝是发送器隙缝或接收器隙缝，

所述探测器组至少包括：

第一线性探测器，其放置在焊缝上方且与管道的轴线重叠，用于检查位于焊缝处的层压缺陷；

第二线性探测器对，其以允许在彼此面对的情况下应用其聚焦规则的方式放置在焊缝的相对侧，并且同时聚焦在焊缝的相同的区域上，用于检查位于焊缝处的标准已知类型的纵向缺陷；以及

第三线性探测器对和第四线性探测器对，其分别以允许在彼此面对的情况下应用其各自的聚焦规则的方式放置在焊缝的相对侧，并且分别同时聚焦在焊缝的相同的区域上，用于检查位于焊缝处的标准已知横向缺陷，

所述相控阵列系统进一步至少包括纵向操作参数模块和横向操作参数模块，用于将所述系统配置为利用扫描移动的一次通过在内表面和外表面两者上检查焊缝的整个宽度。

15.根据权利要求14所述的相控阵列系统，其中所述第一线性探测器以脉冲回波模式操作，并且在检查期间，仅使用所述第一线性探测器的接近两个端部的隙缝来检查所述层压缺陷。

16.根据权利要求14所述的相控阵列系统，其中第二线性探测器对的一部分隙缝以脉冲回波模式操作，并被配置为利用各探测器的隙缝扫描、机械角度和偏转角度的组合来检查可能位于焊缝的任何位置的纵向凹槽，该任何位置包括靠近内表面和外表面两者的位置、沿着焊缝的整个宽度的位置、以及沿着焊缝的整个厚度的位置；

其中，第二线性探测器对的每个探测器被操作以检查所述纵向凹槽的一侧。

17.根据权利要求14所述的相控阵列系统，其中第二线性探测器对的一部分隙缝以串列模式操作，并被配置为检查管道的中壁中的平底孔的两侧。

18.根据权利要求14所述的相控阵列系统，其中第三线性探测器对和第四线性探测器对的预定隙缝组以一发一收模式操作，从而利用各探测器的隙缝扫描、机械角度和偏转角度的组合来检查可能出现在焊缝的任何位置的横向凹槽，所述任何位置包括靠近内表面和外表面两者的位置以及沿着焊缝的整个宽度的位置。

19.根据权利要求14所述的相控阵列系统，其中同时使用第三线性探测器对和第四线性探测器对分别同时顺时针和逆时针地检查横向缺陷。

20.根据权利要求14所述的相控阵列系统，其中以如下方式进行隙缝扫描：依次将相应的探测器对中的隙缝进行配对以进行一发一收操作，从而在内表面和外表面两者针对横向缺陷来扫描焊缝的整个宽度和整个厚度。

21.根据权利要求14所述的相控阵列系统，其中所述纵向操作参数模块被配置为执行以下任务：

计算从第二线性探测器对中的一个探测器的一个端部的隙缝开始、并到达焊缝的可能出现缺陷之一的最远侧的指定声程，其中返回波束结束于探测器的接收隙缝，所述声程与至少一个机械角度和偏转角度的使用有关；

估计返回波束是否在预定距离公差之内；

计算应大于需要检查的预定焊接宽度的最大能够检查的焊接宽度；

确定包括第二线性探测器对的各位置、隙缝的机械角度和偏转角度的用于检查所述纵向缺陷的操作参数。

22.根据权利要求14所述的相控阵列系统，其中所述横向操作参数模块被配置为执行以下任务：

计算从第三线性探测器对或第四线性探测器对中的一个探测器的一个端部上的隙缝开始、并到达焊缝的可能出现横向缺陷之一的最远侧的声程，其中返回波束结束于探测器的接收隙缝，所述声程与至少一个机械角度和偏转角度的使用有关；

估计所述返回波束是否在预定的距离公差之内；

计算应大于需要检查的预定焊接宽度的最大能够检查的焊接宽度；

确定包括第三线性探测器对或第四线性探测器对的各位置、隙缝的机械角度和偏转角度的用于检查横向缺陷的操作参数。