既然相控阵技术在汽轮机上应用已经比较广泛，那我们研究其工艺检测方法很有必要，本文根据汽轮机叶根特点，主要从超声波相控阵探伤仪设备的选择、探头的选用及检测灵敏度调整等注意事项详细介绍了纵树形汽轮机叶根超声波相控阵检测工艺。
1、超声波相控阵探伤技术
超声波相控阵探伤技术是一种通过电子激发的时间不同而改变探头性质的技术，现在正越来越多的被广泛应用于航空、石化、电力等行业中。与传统的超声波检测技术相比，相控阵技术具有以下特征：
1）一个探头有多个性质相同的晶片；
2）可以控制聚焦深度、偏转角度及波束宽度；
3）大量的A扫数据可以以S扫（扇形）的形式显示出来。因此，相控阵检测技术具有检测灵活、快速、可进行复杂形状检测及可靠性强等优点。针对大型汽轮机转子纵树形叶片叶根，摸索采用相控阵技术对其进行检测，现就检测工艺进行初步探讨。[3]
2、超声波相控阵探伤前准备
1）从图纸了解叶根的尺寸结构，包括齿的位置、角度和探头放置位置。
2）检测面无浮锈、油污等妨碍探头耦合的因素。
3、超声波相控阵探伤仪
3.1仪器
所使用的设备应具有扇形扫查角度增益补偿功能，如32通道或64通道超声波相控阵探伤仪。
3.2探头
3.2.1基本参数：频率4-7.5MHz，晶片数量8-32，晶片间距：0.3-0.5mm，晶片长度5-10mm。
探头参数的选择视耦合面、叶根高度而定。耦合面小的可选择晶片数量小，晶片间距小的探头；叶根高度大的可选择较低频率的探头；晶片数量多，远距离聚焦效果好。采用的相控阵探头如表1。
3.2.2外形
用于叶根检测的相控阵探头建议采用叶根检测探头。探头耦合面应有硬质保护膜。保护膜的声速应与钢的声速接近。不建议采用延迟楔块耦合，延迟块底面反射波会干扰叶根内部缺陷的显示。探头基本结构如图1所示。
3.2.3检测系统
一般情况下叶根的检测面较小，通常只能用尺寸较小的探头，声束能量低。为了得到较高的检测信噪比，建议采用激发能量高的检测设备。通道的选择可参考本程序3.2.1的基本参数。
4、探伤方法
4.1声束覆盖区
由于叶根端部齿根是应力集中区，一般检测时可以只检测端部。扫查方式多采用纵波扇形扫查，设置扇形角度范围，使声束覆盖叶根的有检测区。声束的布置尽量避免齿面反射波对齿根裂纹的干扰。如果扫查面足够大，也可以考虑采用32晶片探头的线性扫查，并设置合适的角度使声束不与齿面垂直。对于检测耦合面小而只能进行一次检测的叶根，探头中心应尽量靠近叶根的中心。
4.2探头位置
由图2可以看到，探头位置1时，声束1和声束2都与齿面垂直，其反射信号的位置与可能的齿根裂纹位置，即声程和角度相近，不易分辨。而探头位置2，即探头接近叶根的中心，啮合面反射信号与可能的裂纹有一定的角度分辨率，能够较容易地区识别。
检测前根据叶根图纸，确定可能的裂纹位置，计算裂纹的深度位置的所处的角度。检测中可以对照图纸判定信号是否为缺陷，或将扫查图保存在仪器中，检测完成后在电脑上分析。
图2探头位置1就是高度为62mm的叶根一个端面扫查图，所使用的角度范围大于实际需要的扇形扫查角度范围。探头的晶片数量8，频率7.5MHz，晶片间距0.5mm，晶片长度8mm。探头中心距离叶根检测面边缘20mm。对比图2和图3的信号1，信号深度和所处的声束角度一致。采用同样的方法确定其它的显示信号是否为缺陷显示。
对于中间部位的齿根，探头只能放在叶片的弧心部位，探头一侧的中下部区域可能不能被声束覆盖到。检测时应注意到这一点，如图4、图5所示。
4.3距离-波幅曲线
根据相关标准要求绘制距离-波幅曲线，使不同深度具有相同检测灵敏度。绘制方法参照相关手工脉冲反射法的曲线制作。
4.4角度增益补偿
采用扇形扫查时应对所使用的探头制作角度增益补偿曲线，以保证所选择的扇形扫查角度范围内检测灵敏度的一致性。角度-增益补偿曲线如图6所示。
4.5检测灵敏度设置
检测灵敏度可根据人工狭槽缺陷或自然裂纹设置。
4.6检测操作
叶根相控阵检测不需要前后或左右移动探头，只需要测量探头位置，以便确定各齿面反射信号的位置和所处声束的角度。尽可能不让齿面反射波覆盖齿根裂纹。探头位置放置得当，裂纹信号处于前后两个齿面信号的中间。
5、缺陷评定
根据相关验收规范对缺陷进行验收评定（参考常规A规范）。
6、报告
检测报告包括：设备型号、探头参数、探头位置草图、角度范围、扇形扫查图、显示信号评定等。
结束语
与传统的超声波检测叶片叶根方法相比，相控阵检测技术优势明显。需要注意的是，制定检测工艺时，要根据被检测叶根的具体形状及尺寸，选择或制作合适的探头，必要时可对探头进行适度修磨，同时做好角度增益补偿曲线，确保检测灵敏度的一致性。在出具检测报告时，对由于位置限制不能检测到的部位做出说明。此外，检测人员应当具备至少二级无损检测技术水平，尤其在判断缺陷时应该具备相应的技术水平。以免出现误判或者错判，造成不必要的麻烦。
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