CN111465846A - 用于无损检查受测试部件的超声相控阵列换能器装置 - Google Patents

用于无损检查受测试部件的超声相控阵列换能器装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111465846A
CN111465846A CN201880080119.0A CN201880080119A CN111465846A CN 111465846 A CN111465846 A CN 111465846A CN 201880080119 A CN201880080119 A CN 201880080119A CN 111465846 A CN111465846 A CN 111465846A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pasa
support
under test
component under
phased array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880080119.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111465846B (zh
Inventor
C·R·巴雷特
K·J·佛里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westinghouse Electric Co LLC
Original Assignee
Westinghouse Electric Co LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Co LLC filed Critical Westinghouse Electric Co LLC
Publication of CN111465846A publication Critical patent/CN111465846A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111465846B publication Critical patent/CN111465846B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/043—Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/221—Arrangements for directing or focusing the acoustical waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/223—Supports, positioning or alignment in fixed situation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2487—Directing probes, e.g. angle probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/265—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the sensor relative to a stationary material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0093—Radioactive materials
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/003—Remote inspection of vessels, e.g. pressure vessels
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/003—Remote inspection of vessels, e.g. pressure vessels
    • G21C17/01—Inspection of the inner surfaces of vessels
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/017—Inspection or maintenance of pipe-lines or tubes in nuclear installations
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/20—Arrangements for introducing objects into the pressure vessel; Arrangements for handling objects within the pressure vessel; Arrangements for removing objects from the pressure vessel
    • G21C19/207—Assembling, maintenance or repair of reactor components
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G01N2291/0234—Metals, e.g. steel
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/105—Number of transducers two or more emitters, two or more receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/106—Number of transducers one or more transducer arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/263—Surfaces
    • G01N2291/2634—Surfaces cylindrical from outside
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/267—Welds
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/267—Welds
    • G01N2291/2675—Seam, butt welding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

一种相控阵列换能器装置包括在单个壳体中布置成三对的多个相控阵列子组件(PAS)。在诸如核环境的环境中，PASA各相对于受测试部件以复合角定向。该相控阵列换能器装置由工具携带到所述环境中，并且PASA在相控阵列换能器装置上的定位导致超声波束在各个方向上的输出，这避免了需要将壳体在工具上重新定向以便完成对受测试物体的检查。

Description

用于无损检查受测试部件的超声相控阵列换能器装置
技术领域
本发明一般涉及无损检查换能器，并且更具体地涉及用于检查诸如核环境中的受限区域中的部件的超声相控阵列换能器装置。
背景技术
沸水反应堆(BWR)通过加热包含核燃料堆芯的反应堆压力容器中的水以产生用于驱动蒸汽涡轮机的蒸汽来产生电能。核反应堆中的各种部件和结构被定期检查以评估它们的结构完整性并确定需要修理。超声检查是用于检测核反应堆部件中的裂纹的已知技术。可能包括BWR的诸如核反应堆的核环境中的许多检查区域具有受限的访问，因此难以使用检查工具进行评估。BWR中的护罩是一个这样的部件。
定期检查护罩本身和形成在护罩中的焊缝的裂纹。裂纹的存在会降低护罩的结构完整性。接近罩的外表面受限于罩的外部和反应堆压力容器的内部之间以及相邻喷射泵之间的环形空间。
包括焊缝和与焊缝相邻的热影响区的焊件被超声检查，并且这种区域被称为“焊缝体”。裂纹定向通常可以是周向的(平行于焊缝)、轴向的(垂直于焊缝)或离轴的(即，既不平行也不垂直于焊缝)。例如，通常通过扫描的组合来执行对焊接体积的检查以检测周向和轴向定向裂纹，所述扫描涉及换能器的多个通过或以各种旋转的多个通过。
超声(UT)测试是一种通过使用高频声波来表征受测试元件的内部结构的方法。用于超声测试的频率比人类听觉的极限高许多倍，最通常在500KHz到20MHz的范围内。高频声波是定向的，并且可以穿过钢介质，直到波束撞击到与另一介质(诸如受测试部件内的裂缝或空隙)的边界，在该点处波束被反射回，以被表征。
以前的超声焊件检查技术通常采用单或双元件压电晶体换能器，该换能器产生单个波束并且位于特定的楔形支撑件上，以创建波束将穿过介质的预定角度。需要多个探头来在变化的方向和角度上检查焊接体，或者这可以利用用于单独的换能器旋转的远程工具的增加的复杂性来实现。由于需要较少的换能器元件，因此用于焊接检查的相控阵列探头是有利的，并且更重要的是它们需要更少的换能器操纵。这种相控阵列探头采用一个或多个相控阵列子组件(PASA)。这种PASA具有能够从包含一行或多行超声元件的单个换能器组件生成许多超声波束的优点，所述一行或多行超声元件中的每个UT元件可以被单独地脉冲触发以在第一方向上以扫描方式以各种角度(阵列)创建单个波束或多个波束。一些相控阵列技术使得换能器能够在第二方向上对所生成的波束进行转向，而无需旋转相控阵列换能器。相控阵扫描和转向能力是压电UT元件的数量、UT元件在壳体内的定位以及可在计算机上操作并与PASA连接的超声操作系统的操作的函数。
检查和修理核反应堆(诸如沸水反应堆和其它反应堆)通常可能需要复杂的工具，以便定位或移动相控阵列换能器来完成检查。核电站设施期望减少操纵器安装和移除的数量，以减少放射性暴露以及成本和核电站停机影响。因此，需要改进。
发明内容
一种改进的相控阵列换能器装置包括在单个壳体内布置成三对的多个相控阵列子组件(PASA)。在诸如核环境的环境中，PASA各以相对于受测试部件的复合角定向。相控阵列换能器装置由工具带入环境中，并且PASA在相控阵列换能器装置上的定位导致超声波束在各个方向上的输出，这避免了壳体由工具重新定向以便完成对受测试部件的检查的需要。
因此，所公开和要求保护的概念的一个方面是提供一种具有六个PASA的相控阵列换能器装置，所述六个PASA被成对地布置在位于相控阵列换能器装置的壳体中的三个楔形支撑件上。
所公开和要求保护的概念的另一方面是提供这样一种相控阵列换能器装置，其由工具携带到诸如核环境的环境中，以使换能器装置能够执行对受测试部件的超声检查。
所公开和要求保护的概念的另一方面是提供这样一种相控阵列换能器装置，其能够完成对受测试部件的超声检查，并且避免了需要将换能器装置在工具上重新定位(诸如通过要求从环境中移除工具以在其上重新定位换能器装置，或者通过在工具上设置调整换能器装置在工具上的位置的附加装备)以使得换能器装置能够重新扫描受测试部件的相同部分，以便完成对其的检查。
因此，所公开和要求保护的概念的一个方面是提供一种改进的相控阵列换能器装置，其被构造成能够与计算机连接并由工具携带到核环境中，以对所述核环境内的受测试部件执行超声检查操作，所述相控阵列换能器装置通常可以被表示为包括：壳体，其通常可以被表示为包括基部，所述基部具有接合表面，所述接合表面被构造成在所述超声检查操作的至少一部分期间与所述受测试部件接合；多个相控阵列子组件PASA，每个PASA通常可以被表示为包括多个超声元件并且位于所述基部上，所述多个PASA通常可以被表示为包括第一PASA、第二PASA、第三PASA、第四PASA、第五PASA和第六PASA；所述第一PASA相对于所述接合表面以第一斜角定向，并且被构造成将第一超声信号输出到所述受测试部件中；所述第二PASA相对于所述接合表面以第二斜角定向，并且被构造成将第二超声信号输出到所述受测试部件中；所述第三PASA相对于所述接合表面以第三斜角定向，并且被构造成将第三超声信号输出到所述受测试部件中；所述第四PASA相对于所述接合表面以第四斜角定向，所述第四PASA被构造成从所述受测试部件接收所述第一超声信号的至少一部分的基于缺陷的反射，并且响应性地生成能够由所述计算机检测的第一输出信号；所述第五PASA相对于所述接合表面以第五斜角定向，所述第五PASA被构造成从所述受测试部件接收所述第二超声信号的至少一部分的基于缺陷的反射，并且响应性地生成能够由所述计算机检测的第二输出信号；以及所述第六PASA相对于所述接合表面以第六斜角定向，所述第六PASA被构造成从所述受测试部件接收所述第三超声信号的至少一部分的基于缺陷的反射，并且响应地生成能够由所述计算机检测的第三输出信号。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下描述中可以获得对本发明的进一步理解，在附图中：
图1是根据所公开和要求保护的概念的改进的相控阵列换能器装置的透视图；
图2是图1的相控阵列换能器装置的另一视图，除了不同方向；
图3是类似于图1的视图，除了描述了盖子被从其壳体移除的相控阵列换能器装置；
图4是类似于图3的视图，除了方向不同；
图5是图1的相控阵列换能器装置的正视图；
图6是沿图5的线6-6截取的截面图；
图7是位于受测试元件上的图1的相控阵列换能器装置的端视图；以及
图8是沿图7的线8-8截取的截面图。
在整个说明书中，相似的附图标记表示相似的部件。
具体实施方式
改进的相控阵列换能器装置在此以附图标记4表示，并且在此不同地称为“相控阵列换能器装置”和“换能器装置”。如从图1中可以理解的，换能器装置4可与计算机6连接，该计算机具有在其上可执行的超声操作系统，以使计算机6和换能器装置4执行各种操作，包括无损测试操作，如下面将更详细地阐述的。如从图7中可以理解的，换能器装置4被携带在示意性示出的工具8上，进入诸如核环境10的环境中，以便对受测试部件12执行无损超声(UT)评估。如图7所示，受测试部件12包括焊件14。换能器装置4在图7中被描述为位于检测部件12的表面上，在与焊件14相邻并隔开的区域中，因此在图7中被描述为对位于与焊件14相邻的检测部件12执行超声检查。应当理解，换能器装置4同样可用于通过将换能器装置4移动到更靠近焊件14来检测焊件14本身。
从图1-5中可以理解，换能器装置4可以说是包括壳体18和检测装置20，其中检测装置20位于壳体18上。检测装置20可以说是包括六个PASA，这些PASA以附图标记24A、24B、24C、24D、24E和24F表示，并且在本文中可以共同地或单独地以附图标记24表示。每个PASA24包括多个相关领域中通常已知类型的超声(UT)元件26。
在所示的示例性实施例中，每个PASA24具有沿着第一轴的四(4)个UT元件26乘沿着横向第二轴的五(5)个UT元件26，对于每个PASA24总共二十(20)个UT元件26的示例性布置。然而，应当理解，在不背离本公开的精神的情况下，在其它实施例中，PASA24可以沿着第一轴和第二轴中的每一个具有更多或更少数量的UT元件26。例如，PASA24可以替代地沿着第一轴具有两个(2)、三个(3)或五个(5)或更多个UT元件26。类似地，并且作为进一步的示例，PAS24可以代替地沿着第二轴具有两个(2)、三个(3)、四个(4)、六个(6)、七个(7)、八个(8)或更多个UT元件26。
检测装置20还包括线缆30，其安装在壳体18上并从壳体延伸，并且在其中携带多个单独的同轴线缆，每个同轴线缆与PAS24之一的单独的相应超声元件26连接。线缆30通常被拉长一定距离，通常足够长以延伸出核环境10，并且它在与壳体18相对的端部处包括多个连接器，其可以与计算机6连接和接口。
如图1-4所示，壳体18可以说包括基部32和盖子36。盖子36在图1和2中被描述为位于基部32上。基部32在图3和4中被描述为盖子36从其上移除。
基部32可以说是包括四个侧壁，它们用附图标记38A、38B、38C和38D表示，并且它们在这里可以共同地或个别地用附图标记38表示。侧壁38被布置成矩形形状。壳体18在其中形成有四个孔，这四个孔用附图标记42A、42B、42C和42D表示，并且在这里可以共同地或单独地用附图标记42表示，这四个孔分别形成在侧壁38A、38B、38C和38D中。此外，侧壁38A、38B、38C和38D可以说是各自分别具有边缘表面44A、44B、44C和44D。边缘表面44A、44B、44C和44D在这里可以共同地或单独地用附图标记44表示。可以理解，在所示的示例性实施例中的边缘表面44彼此共面。工具8与孔42连接，并且通常包括万向节设备或其它这样的设备，其使得在受测试部件12的超声测试期间能够在壳体18和受测试部件12之间实现牢固的接触，而与受测试部件12的外表面的轮廓无关。
壳体18可以说具有由盖子36的内表面、边缘表面44和侧壁38的内表面界定的内部区域46。壳体18还可以说包括多个支撑件，这些支撑件用附图标记48、50和54表示，并且位于内部区域46内。支撑件48、50和54每个都是楔形构造，并且每个都固定到一个或多个侧壁38上。支撑件48被固定到侧壁38A和38B上。支架50被固定到侧壁38B和38C上。支撑件52被固定到侧壁38D。
从图2-4中可以理解，支撑件48、50和54中的每个包括下壁56、上壁60和多个侧壁62，其中每个侧壁62在下壁56和上壁60之间延伸。如在此所使用的，表述“多个”及其变型应广泛地指任何非零的数量，包括一的数量。也就是说，支撑件52包括一对侧壁62，而支撑件48和50各自仅包括单个侧壁62。
下壁56各自包括具有大致平面构造的下壁表面64。下壁表面64和边缘表面44彼此共面，并且一起形成接合表面66，当换能器装置4执行超声测试操作时，该接合表面可与受测试部件12接合。
如从图3和4中可以理解，每个支撑件48、50和54的上壁60可以说是包括具有大致平坦的中心表面72的中心部分70、位于中心部分70附近并具有第一支撑表面78的第一支撑部分76、以及位于中心部分70附近与第一支撑部分76相对并具有第二支撑表面84的第二支撑部分82。如从图6中可以理解的，可以说，支撑件48和50的上壁60每个都相对于相应的下壁56以总角(gross angle)86定向，并且总角86在图6中明显地在支撑件48和50的下壁表面64与其中心表面72之间延伸。可以理解，尽管在垂直于支撑件48和50的方向上，但支撑件54具有类似的构造。在所示的示例性实施例中，总角86为二十八度，但是可以理解，在不背离本发明的精神的情况下，小于和大于该值的角度也是可能的。总角86因此构成斜角，因为术语“斜角”在本文中被广义地称为既不平行也不垂直于基准的角。
如从图3、4和8中可以理解的，第一支撑表面78另外相对于支撑件48、50和54中的每一个的中心表面72以第一顶角88定向。也就是说，虽然第一顶角88在图8中被大致示出为在支撑件54的中心表面72和第一支撑表面78之间，但是可以理解的是，相同的关系存在于支撑件48和50中。同样在图8中，可以看到第二支撑表面84相对于支撑件48、50和54中的每一个的中心表面72以第二顶角90定向。在所示的示例性实施例中，虽然第一顶角88和第二顶角90的大小为大约3.5度，但在不背离本公开的精神的情况下，可以采用大于或小于该量的角度。
如从图3、4和8可以理解，第一顶角88和第二顶角90具有相同的大小，但是相对于中心表面72在相反的方向上。第一顶角88和第二顶角90同样是斜角。由于第一支撑表面78和第二支撑表面80分别通过第一顶角88和第二顶角90以及总角86相对于接合表面66定向，因此可以理解，第一支撑表面78和第二支撑表面84可以各自被说成相对于接合表面66以复合角定向，尽管相对于中心表面72在互补和相反的方向上。
如从图3和4中可以理解的，PASA24A位于支撑件48的第一支撑表面78上，并且PASA24B位于支撑件48的第二支撑表面84上。PASA24C位于支撑件50的第一支撑表面78上，并且PASA24D位于支撑件50的第二支撑表面84上。以类似的方式，PASA24E位于支撑件54的第一支撑表面78上，并且PASA24F位于支撑件54的第二支撑表面84上。因此可以看出，PASA24A和PASA24B成对地布置在支撑件48上，并且以类似的方式，PASA24C和PASA24D成对地布置在支撑件50上，并且PASA24E和PASA24F成对地布置在支撑件54上。这种成对的PASA24使得每个这种对中的PASA24中的一个PASA24能够作为将超声信号输出离开壳体18并且进入到受测试部件12中的发送设备进行操作，并且允许该对中的其它PASA24作为接收反射的超声信号以便检测受测试部件12中的缺陷的接收器。
如从图5-7中可理解的，PASA24A和PASA24B对中的一个PASA24发射一组第一超声信号91，其大致沿第一方向92传送离开壳体18并进入到受测试部件12中。同样，PASA24C和PASA24D对中的一个PASA24发射一组第二超声信号93，其大致沿第二方向94传送离开壳体18并进入到受测试部件12中。类似地，PASA24E和PASA 24F对中的一个PASA24发射一组第三超声信号95，其大致沿第三方向96被引导离开壳体18并进入到受测试部件12中。如从图5和6可以理解，第一方向92和第二方向94大致彼此相反。如从图5和图7中可以理解的，第三方向96大致垂直于第一方向92和第二方向94。应当理解的是，第一方向92、第二方向94和第三方向96大致上指的是第一超声信号91、第二超声信号93和第三超声信号95从PAS24发出离开壳体18的平面内的方向。在这方面，从图6和图7中可以理解的是，除了第一超声信号91、第二超声信号93和第三超声信号95被沿第一方向92、第二方向94和第三方向96引导离开壳体18之外，第一超声信号91、第二超声信号93和第三超声信号95还被沿大致朝向接合表面66的方向上引导并进入到其中第一超声信号91、第二超声信号93和第三超声信号95折射的受测试部件12中。此外，应当理解，第一超声信号91、第二超声信号93和第三超声信号95的生成以及这种信号相对于壳体18可能发生的任何转向或定向由超声操作系统驱动，该超声操作系统在计算机6上执行并操作PASA24。
因此，可以看出，壳体18上的PASA24的布置导致生成从壳体18沿多个方向发出的超声测试信号(诸如超声信号91、93和95)，以便对受测试部件12执行无损超声测试操作。通过提供相对于接合表面66和相对于受测试部件12以这样的复合角定向的PASA24，从换能器装置4发出的超声信号被充分地不同地引导，以利用换能器装置4沿被检查的区域的单次通过来彻底地检查受测试部件12的区域。有利地，不需要例如相对于工具8移除和重新定位换能器装置4，以便例如在不同的方向上测试相同的区域。这有利地节省了时间、精力和金钱，这是所期望的。
尽管已经详细描述了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员将理解，根据本公开的总体教导，可以对这些细节进行各种修改和替换。因此，所公开的具体实施例仅是说明性的，而不是限制本发明的范围，本发明的范围由随附权利要求及其任何和所有等同物的全部范围给出。

Claims (6)

1.一种相控阵列换能器装置(4)，其被构造成能够与计算机(6)连接并由工具(8)携带到核环境(10)中，以对所述核环境内的受测试部件(12)执行超声检查操作，所述相控阵列换能器装置包括：
壳体(18)，包括基部(32)，所述基部具有接合表面(66)，所述接合表面被构造成在所述超声检查操作的至少一部分期间与所述受测试部件接合；
多个相控阵列子组件PASA(24)，每个PASA包括多个超声元件(26)并且位于所述基部上，所述多个PASA包括第一PASA(24A)、第二PASA(24B)、第三PASA(24C)、第四PASA(24D)、第五PASA(24E)和第六PASA(24F)；
所述第一PASA相对于所述接合表面以第一斜角(86，88)定向，并且被构造成将第一超声信号(91)输出到所述受测试部件中；
所述第二PASA相对于所述接合表面以第二斜角(86，88)定向，并且被构造成将第二超声信号(93)输出到所述受测试部件中；
所述第三PASA相对于所述接合表面以第三斜角(86，88)定向，并且被构造成将第三超声信号(95)输出到所述受测试部件中；
所述第四PASA相对于所述接合表面以第四斜角(86，90)定向，所述第四PASA被构造成从所述受测试部件接收所述第一超声信号的至少一部分的基于缺陷的反射，并且响应性地生成能够由所述计算机检测的第一输出信号；
所述第五PASA相对于所述接合表面以第五斜角(86，90)定向，所述第五PASA被构造成从所述受测试部件接收所述第二超声信号的至少一部分的基于缺陷的反射，并且响应性地生成能够由所述计算机检测的第二输出信号；以及
所述第六PASA相对于所述接合表面以第六斜角(86，90)定向，所述第六PASA被构造成从所述受测试部件接收所述第三超声信号的至少一部分的基于缺陷的反射，并且响应地生成能够由所述计算机检测的第三输出信号。
2.根据权利要求1所述的相控阵列换能器装置，其中，所述第一PASA定位在所述基部上，以沿大致第一方向(92)将所述第一超声信号输出离开所述壳体并进入到所述受测试部件中，其中，所述第二PASA定位在所述基部上，以沿大致第二方向(94)将所述第二超声信号输出离开所述壳体并进入到所述受测试部件中，所述第一方向和所述第二方向基本上彼此相反。
3.根据权利要求2所述的相控阵列换能器装置，其中，所述第三PASA定位在所述基部上，以沿大致第三方向(96)将所述第三超声信号输出离开所述壳体并进入到所述受测试部件中，所述第三方向基本上垂直于所述第一方向和所述第二方向。
4.根据权利要求1所述的相控阵列换能器装置，其中，所述壳体还包括多个支撑件，所述多个支撑件包括第一支撑件(48)、第二支撑件(50)和第三支撑件(54)，所述第一支撑件、所述第二支撑件和所述第三支撑件均为楔形并且位于所述基部上，所述第一PASA和所述第四PASA位于所述第一支撑件上，所述第二PASA和所述第五PASA位于所述第二支撑件上，并且所述第三PASA和所述第六PASA位于所述第三支撑件上。
5.根据权利要求4所述的相控阵列换能器装置，其中，所述第一支撑件、所述第二支撑件和所述第三支撑件各自包括支撑部分(76)和另一支撑部分(82)，所述支撑部分具有支撑面(78)，所述另一支撑部分具有另一支撑面(84)，所述第一支撑件、所述第二支撑件和所述第三支撑件各自相对于所述接合表面以总体角度(86)定向，每个支撑面还以远离所述总体角度的顶角(88)定向，以使所述支撑面相对于所述接合表面以第一复合角度定向，每个另一支撑面还以远离所述总体角度的与所述顶角相反的另一顶角(90)定向，以使所述支撑面相对于所述接合表面以第二复合角度定向。
6.根据权利要求5所述的相控阵列换能器装置，其中，所述第一PASA位于所述第一支撑件的支撑面上，其中，所述第四PASA位于所述第一支撑件的另一支撑面上，其中，所述第二PASA位于所述第二支撑件的支撑面上，其中，所述第五PASA位于所述第二支撑件的另一支撑面上，其中，所述第三PASA位于所述第三支撑件的支撑面上，并且其中，所述第六PASA位于所述第三支撑件的另一支撑面上。
CN201880080119.0A 2017-10-31 2018-10-23 用于无损检查受测试部件的超声相控阵列换能器装置 Active CN111465846B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/798,803 US10416122B2 (en) 2017-10-31 2017-10-31 Ultrasonic phased array transducer apparatus for the nondestructive inspection of a component under test
US15/798,803 2017-10-31
PCT/US2018/057043 WO2019089276A1 (en) 2017-10-31 2018-10-23 Ultrasonic phased array transducer apparatus for the nondestructive inspection of a component under test

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111465846A true CN111465846A (zh) 2020-07-28
CN111465846B CN111465846B (zh) 2024-03-19

Family

ID=66243755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880080119.0A Active CN111465846B (zh) 2017-10-31 2018-10-23 用于无损检查受测试部件的超声相控阵列换能器装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10416122B2 (zh)
EP (1) EP3704478A4 (zh)
JP (1) JP7284181B2 (zh)
KR (1) KR102644117B1 (zh)
CN (1) CN111465846B (zh)
WO (1) WO2019089276A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201621684D0 (en) * 2016-12-20 2017-02-01 Gb Inspection Systems Ltd Ultrasonic probe
GB201803062D0 (en) * 2018-02-26 2018-04-11 Gb Inspection Systems Ltd Ultrasonic probe
CN113671044B (zh) * 2021-08-16 2024-06-25 西安航天新能源装备科技有限公司 一种数字化选取相控阵换能器检测参数的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4137779A (en) * 1972-12-08 1979-02-06 Kraftwerk Union Aktiengesellschaft Methods and arrangement for the determination of crack-depths in ultrasonic non destructive testing
US20080289425A1 (en) * 2007-01-26 2008-11-27 Frederik Hendrik Dijkstra Technique and phased array transducer for ultrasonic inspection of coarse grained, anisotropic welds
US20130152691A1 (en) * 2011-08-22 2013-06-20 Herzog Services, Inc. Method of detecting defects
FR3011332A1 (fr) * 2013-09-30 2015-04-03 Areva Np Procede et dispositif de controle non destructif d'une soudure d'une piece de reacteur nucleaire
CN104583769A (zh) * 2012-08-31 2015-04-29 通用电气公司 超声相控阵列测试装置
US20150233869A1 (en) * 2014-02-17 2015-08-20 Westinghouse Electric Company Llc Ultrasonic phased array transducer for the nde inspection of the jet pump riser welds and welded attachments
CN104903720A (zh) * 2012-12-06 2015-09-09 通用电气公司 超声相控阵探头

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3960005A (en) * 1974-08-09 1976-06-01 Canac Consultants Limited Ultrasonic testing device for inspecting thermit rail welds
CA1076244A (en) * 1975-05-01 1980-04-22 Commonwealth Of Australia (The) Method and apparatus for ultrasonic examination
GB1570687A (en) * 1976-11-04 1980-07-09 Nat Res Dev Ultrasonic phase array systems
US4394345A (en) * 1980-12-29 1983-07-19 General Electric Company Ultrasonic method and apparatus
US4640291A (en) * 1985-06-27 1987-02-03 North American Philips Corporation Bi-plane phased array for ultrasound medical imaging
US4868798A (en) * 1987-04-28 1989-09-19 The Babcock & Wilcox Company Contact ultrasonic transducer head
EP0685068B1 (de) * 1993-02-18 1997-04-16 KRAUTKRÄMER GmbH & Co. Ultraschall-prüfvorrichtung für schweissnähte bei rohren, blechen und behältern
DE4405504B4 (de) * 1994-02-21 2008-10-16 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Abbilden eines Objekts mit einem 2-D-Ultraschallarray
JP3095055B2 (ja) * 1996-04-26 2000-10-03 新日本製鐵株式会社 斜角探傷用電子走査式探触子
US6725721B2 (en) * 2001-10-22 2004-04-27 Magnetic Analysis Corporation Ultrasonic multi-element transducers and methods for testing
US6992771B2 (en) * 2001-11-28 2006-01-31 Battelle Memorial Institute Systems and techniques for detecting the presence of foreign material
US7293461B1 (en) * 2003-10-22 2007-11-13 Richard Girndt Ultrasonic tubulars inspection device
US7694569B2 (en) * 2004-08-24 2010-04-13 General Electric Company Phased array ultrasonic water wedge apparatus
US8256565B2 (en) * 2005-05-10 2012-09-04 Schlumberger Technology Corporation Enclosures for containing transducers and electronics on a downhole tool
JP4770386B2 (ja) * 2005-10-21 2011-09-14 株式会社日立製作所 超音波探傷装置の超音波探触子
US7975549B2 (en) * 2007-06-19 2011-07-12 The Boeing Company Method, apparatus and system for inspecting a workpiece having a curved surface
US7578166B2 (en) * 2008-01-14 2009-08-25 Grant Prideco, L.P. Acoustic transducer calibration block and method
JP5485373B2 (ja) * 2009-04-14 2014-05-07 マウイ イマギング，インコーポレーテッド 複数開口の超音波アレイ位置合せ装置
RU2533336C2 (ru) * 2009-09-03 2014-11-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Ультразвуковой датчик с большим полем обзора и способ изготовления данного ультразвукового датчика
US8365602B2 (en) * 2009-10-09 2013-02-05 Olympus Ndt, Inc. Weld seam tracking system using phased array ultrasonic devices
GB201020249D0 (en) * 2010-11-30 2011-01-12 Airbus Uk Ltd Ultrasonic array focussing apparatus and method
US9037419B2 (en) * 2011-05-10 2015-05-19 Edison Welding Institute, Inc. Portable matrix phased array spot weld inspection system
US9733219B2 (en) * 2011-05-10 2017-08-15 Cumberland & Western Resources, Llc Automated weld inspection system with weld acceptability pass or fail indications
US9049783B2 (en) * 2012-04-13 2015-06-02 Histosonics, Inc. Systems and methods for obtaining large creepage isolation on printed circuit boards
EP2844343B1 (en) * 2012-04-30 2018-11-21 The Regents Of The University Of Michigan Ultrasound transducer manufacturing using rapid-prototyping method
JP5829175B2 (ja) * 2012-05-08 2015-12-09 株式会社Ｉｈｉ検査計測 Ｔｏｆｄ法による超音波探傷方法と装置
US20140352438A1 (en) * 2013-05-28 2014-12-04 General Electric Company Device for ultrasonic inspection
US9395335B2 (en) * 2013-07-15 2016-07-19 The Boeing Company Ultrasonic inspection system for non-planar surfaces
US9964526B2 (en) * 2015-03-31 2018-05-08 Olympus Scientific Solutions Americas Inc. Phased-array probe and a phased-array search unit
CA2982160A1 (en) * 2015-04-07 2016-10-13 Edison Welding Institute, Inc. Phased array system for inspection of laser welds
US9945817B2 (en) * 2015-08-04 2018-04-17 Northrop Grumman Systems Corporation Specially designed phased array transducer for the inspection of fastener holes and adjacent structure without the removal of the fastener

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4137779A (en) * 1972-12-08 1979-02-06 Kraftwerk Union Aktiengesellschaft Methods and arrangement for the determination of crack-depths in ultrasonic non destructive testing
US20080289425A1 (en) * 2007-01-26 2008-11-27 Frederik Hendrik Dijkstra Technique and phased array transducer for ultrasonic inspection of coarse grained, anisotropic welds
US20130152691A1 (en) * 2011-08-22 2013-06-20 Herzog Services, Inc. Method of detecting defects
CN104583769A (zh) * 2012-08-31 2015-04-29 通用电气公司 超声相控阵列测试装置
CN104903720A (zh) * 2012-12-06 2015-09-09 通用电气公司 超声相控阵探头
FR3011332A1 (fr) * 2013-09-30 2015-04-03 Areva Np Procede et dispositif de controle non destructif d'une soudure d'une piece de reacteur nucleaire
CN105556300A (zh) * 2013-09-30 2016-05-04 阿利发Np有限公司 用于无损测试核反应堆部件的焊接部的方法和装置
US20150233869A1 (en) * 2014-02-17 2015-08-20 Westinghouse Electric Company Llc Ultrasonic phased array transducer for the nde inspection of the jet pump riser welds and welded attachments

Also Published As

Publication number Publication date
US20190128855A1 (en) 2019-05-02
US10416122B2 (en) 2019-09-17
WO2019089276A1 (en) 2019-05-09
KR102644117B1 (ko) 2024-03-05
EP3704478A4 (en) 2021-07-14
EP3704478A1 (en) 2020-09-09
JP7284181B2 (ja) 2023-05-30
CN111465846B (zh) 2024-03-19
KR20200089272A (ko) 2020-07-24
JP2021501341A (ja) 2021-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11808735B2 (en) Ultrasonic phased array transducer for the NDE inspection of the jet pump riser welds and welded attachments
US7428842B2 (en) Phased array ultrasonic testing system and methods of examination and modeling employing the same
CN111465846B (zh) 用于无损检查受测试部件的超声相控阵列换能器装置
US8438929B2 (en) Phased array ultrasonic inspection system for turbine and generator rotor bore
Poguet et al. Phased array technology: Concepts, probes and applications
Long et al. Ultrasonic phased array inspection using full matrix capture
RU2717382C2 (ru) Устройство контроля и измерения дефектов сварного шва цилиндрической стенки и способ применения такого устройства
EP2009436A1 (en) Method for the non-destructive inspection of rotor blades of a steam turbine and inspection device for being used in said method
Casula et al. Control of complex components with smart flexible phased arrays
Russell et al. Development and implementation of a membrane-coupled conformable array transducer for use in the nuclear industry
CN108226292B (zh) T型接管焊缝的缺陷检测方法、装置、存储介质和处理器
KR102307101B1 (ko) 미지의 표면 기하구조를 갖는 부품의 초음파 검사
JP7480020B2 (ja) 超音波探傷用プローブ配置の設計方法及びタービン翼の検査方法並びにプローブホルダ
Roy et al. Development of a smart flexible transducer to inspect component of complex geometry: modeling and experiment
Chaffaï‐Gargouri et al. Simulation and Data Processing for Ultrasonic Phased‐Arrays Applications
Maes et al. On the Use of Advanced UT Phased Array Methodology and Equipment
Wang et al. Development of Phased Array Ultrasonic Detection System Using a Post-Processing Technique
Cho NDE in Relation to Structural Integrity for Nuclear and Pressurised Components: Proceedings of the First International Conference
Chatillon et al. An ultrasonic system for the inspection of components with irregular geometry using a flexible phased array contact transducer and related processing algorithms
Tremblay et al. Recent Progress in Phased Array UT Inspection through Complex and Wavy Surfaces
KITAZAWA et al. Visualisation and Quantitative E valuation of Stress Corrosion Cracks Using the Three-Dimensional Phased Array Ultrasonic Technique
Whittle Phased arrays–panacea or gimmick?
Benoist et al. Simulation and applications of NDT ultrasonic array techniques
RICHARD et al. Simulation in NDT

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant