焊接是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属材料的制造工艺及技术，各种型式的焊接接头在石化装置中应用广泛，并且在承压类特种设备的制造中占有十分重要的地位。因此，焊接接头的质量对承压类特种设备的安全使用起着十分重要的作用。
角接接头广泛应用在结构件焊接以及容器筒体与接管的焊接中，由于其接头形状特殊，射线检测时，底片布置困难，难以满足透照要求。磁粉、渗透检测又局限于对表面的检测，焊缝的内部缺陷难以得到检测。目前，针对焊接接头的特殊性，多采用常规超声方法对其进行检测，检测时存在反射波识别困难、缺陷定位方法复杂和声场覆盖不全的缺点，容易造成缺陷漏检，给装置的安全运行带来隐患。
相控阵超声检测技术简介
相控阵超声检测是利用计算机技术控制相控阵探头进行声波发射与相位移动，从而得到灵活可控的合成波束对工件进行阵列扫查的。其检测灵敏度、分辨力和信噪比均优于常规超声检测技术。
相控阵超声检测的优点具体体现在以下几方面：
① 检测图像可以用三维成像显示，能直观显示出缺陷的三维定位，缺陷的定位准确性提高，大大降低了缺陷错判、误判和漏判的风险；
② 缺陷回波的反射与焊缝结构三维成像图像化显示，能更精准地判断缺陷，更容易地区分出非缺陷信号与缺陷信号，利于进行复杂形状和在役零件的检测；
③ 声场聚焦方式由分段动态聚焦向实时或自适应动态聚焦发展，提高了仪器的垂直分辨力，检测灵敏度进一步提高，缺陷测量更加准确；
④ 无需更换不同角度的探头，沿焊缝方向扫查即可完成对整条焊缝的检测，运用模拟仿真技术，可对图像和数据进行处理。
这些优点使得相控阵超声检测技术在承压类特种设备的复杂结构工件检测中得到了广泛的应用。制作焊接模拟试样及声场仿真
对角焊缝进行相控阵超声检测前，采用模拟仿真技术来确定探头与焊缝边沿的距离，来满足各种不同声束角度对整个焊缝区域的全覆盖。在实际检测时，为验证重点部位焊缝内部是否可靠检出，可制作人工缺陷焊接模拟试样进行检测试验。
为了研究角焊缝的全范围扫查，实现对角焊缝的声场全覆盖，确保检测灵敏度和缺陷的检出率，制作了含熔合面裂纹缺陷的L型焊缝(单V形坡口)以及含未熔合埋藏缺陷的T型焊缝(K形坡口)。试样实物与结构参数分别如图1和表1所示。

图1 焊接模拟试样实物

在检测过程中相控阵探头不需要前后移动，只需要确定焊缝与探头前端的距离，以保证声束能全部覆盖整个被检区域，然后沿着焊缝方向移动进行扫查。选择频率为4MHz，16晶片，晶片间距为0.5mm的探头，角度为36°的斜锲块。相控阵超声检测扫查角度为35°~69°，探头前端面距焊缝边沿约45mm，当探头前后移动时距焊缝边沿约55mm，可以保证声束入射点一、二次波能完全覆盖焊缝及热影响区。声束覆盖示意如图2所示。

图2 声束的覆盖示意相控阵检测校准设置