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相控阵检测技术多线突破:引领钢铁检测升级 打破国外垄断格局

2025-11-05 17:21:28

来源:世界金属导报

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在钢板生产流程中,无损检测是保障高端钢材质量的核心环节。目前,国内仅有的三条全板面相控阵板材探伤设备国产产线,均由江苏金宇智能检测系统有限公司(以下简称金宇智能)负责实施,应用案例包括南钢中厚板卷厂、兴澄特钢厚板厂及首钢京唐4300产线。此外,金宇智能还成功为南钢宽厚板厂开发了适配GE探伤的边部相控阵系统,凭借三项核心创新打破了我国高端钢板探伤设备长期依赖进口,采购与维护成本高昂,后续服务响应不及时,进口设备边部存在盲区等问题。

板材探伤技术:攻克检测难题,指标超越国际一流

声束动态矩阵控制系统采用128个1.2mm超微晶片组成的相控阵探头,晶片精度达国外设备的1/6,实现超声波束在钢板内深度聚焦与多角度偏转,检测厚度覆盖4-230mm,涵盖薄板至超厚板全规格,解决传统设备检测厚度断层问题,为高端钢板生产提供全场景适配。

边部四维扫查技术首创独立边部纵波/横波检测模块,利用超声波折射原理穿透钢板边缘,将边部盲区从传统的10mm以上压缩至4mm,检测厚度覆盖拓展为4-230mm,并成功检出边部φ1.6mm竖通孔当量非分层缺陷。这一突破提升钢板检测覆盖率,避免了模组的频繁切换,弥补了进口设备边部盲区大、检测精度差、探伤厚度窄等问题,保障管线钢等关键钢材边部质量,为我国高端钢材迈向国际市场提供可靠支撑。

智能诊断中枢内置解耦表征算法,精准分离表面杂波与真实缺陷信号,避免误判漏判;配合机器学习缺陷数据库,实现缺陷毫米级定位,长度方向误差±5mm、宽度方向±3mm,为钢材缺陷分析和工艺优化提供精准数据支撑。

性能指标上,该系统全面超越国际主流品牌。上下表面检测盲区从3mm以上降至1.5mm以内;检测灵敏度提升3个等级(FBH5→FBH2),可识别缺陷尺寸减小30%;还具备毛边板探伤能力,支持板号自动识别、板宽实时监测等智能功能。效率与成本方面,单线年探伤超百万吨,以进口设备60%成本实现150%效率,维护费用降低70%。

产业化应用中,两条探伤线成行业标杆。南钢中厚板卷厂探伤线2024年验收,年探伤80万吨高端板材,管线钢合格率达99.5%以上,通过道达尔能源二方审核;2025年验收的中信泰富特钢兴澄项目,用“前置边探+智能标定小车”系统解决毛边板检测痛点,缺陷漏检率降至3%以下;首钢京唐正在实施第三套装备。

棒材探伤技术:打破壁垒,实现“高精度+高速度”突破

南钢精整厂成功应用了金宇智能棒材相控阵全聚焦设备,该设备采用国际首创的全聚焦技术,性能与成本优势显著。其价格比进口设备低20%,检测效率达到进口设备的2-5倍,检测精度更是比进口设备高出20%,实现了“高精度不减速”的核心突破,完美匹配了高端领域的质量检测需求。

该技术全聚焦相控阵检测原理创新,同时激发所有阵元,减少发射间隙与采集节拍,检测速度超2m/s,平底孔缺陷检测达2m/s,可与漏磁等快速表检设备匹配,解决超声设备“跟不上产线速度”问题,且适用于φ10mm–φ260mm全规格棒材,适配多样生产需求。

检测精度上,通过网格重建算法与特殊材料适配设计,采集微弱超声波信号并精细化处理,对钛、不锈钢等衰减大的材料,仍有优异穿透性和信噪比,同等速度下精度大幅提升,保障航空航天、核电用关键棒材质量。

技术团队攻克“凹阵全聚焦探头设计”与“平面波采集+全聚焦成像算法融合”难题,将6个凹阵探头60°错位排列,实现棒材周向360°无死角检测;平面波采集与全聚焦成像算法融合,用TFM算法计算重建B扫描像素点,实时显示探伤截面图,降低判读难度。

产业化应用中,核心软硬件全部自主研发,摆脱进口依赖,维护成本降60%;换规格调试从4小时缩至30分钟,提升产线灵活性。南钢精整厂项目投用后,探伤效率较传统技术提升100%,保障精度的同时提高棒材产线检测效率。

焊管端部检测应用新技术:100%全覆盖+AI识别,全自动化检测赋能质量升级

在焊管生产中,管端焊缝、母材及坡口面的检测是保障产品质量的关键环节,金宇智能相控阵管端检测装备,凭借行业独有的轮式探头检测技术(已获国际专利)实现钢管端部检测0盲区,产品应用覆盖直缝管、螺旋管、无缝管三大品类,其中针对直缝管与螺旋管还采用管端+焊缝一体的检测技术;该全新焊管端部超声相控阵检测技术融合多项核心技术,实现检测全流程自动化与智能化升级,目前已在南京巨龙钢管等企业落地应用,不仅有效保障焊管端部质量,为高端焊管进入市场提供可靠质量支撑,更推动了焊管行业检测技术升级与品质提升。

该技术以超声波相控阵技术为核心,搭配视觉识别与人工智能AI学习算法,结合轮膜耦合技术及工业机器人,对管端焊缝、母材及坡口面进行100%全覆盖零盲区检测。轮式探头组集成多个超声相控阵探头,可有效平移至钢管边缘,消除传统检测的管端盲区,解决耦合不良问题;串列式探头组则攻克单探头无法检测垂直坡口钝边未熔合缺陷的难题。

人工智能算法的应用,能智能去除干扰波影响,精准判别分层、夹渣、裂纹等各类缺陷,检测灵敏度显著提升,分层类缺陷可识别6.0mm平底孔,非分层缺陷能检出1.6mm竖通孔。工业机器人搭配地轨作为执行机构,操作精度高,可适配8-13m的管材长度、216-1500mm的直径及6-65mm的厚度范围,针对1219管径管端300mm检测节拍仅需5min/根。

性能提升方面,检测数据图像全记录可追溯,缺陷识别率≥98%,漏检率大幅降低。单条产线年节省质量损失超千万元。设备用水量少,北方冬季使用便捷。

成本方面,国产设备采购价比进口产品低40%。全系统核心硬件国产化,维护费用降低60%-70%,以更低成本实现更高检测标准。

行业标准与数字化层面,金宇智能团队正推动制定《中厚板相控阵超声检测》标准,将创新成果转化为行业规范;检测数据接入智慧质量云平台,助力企业构建智能质量管控体系,还提供365天+24小时全天候服务,保障设备稳定运行。

未来,金宇智能将持续依托产学研融合优势,聚焦技术研发与创新,在管材、轨道等重点领域发力,研发管端焊缝检测、钢轨综合检测等核心产品,推动探伤技术向更智能、更精准、更高效的方向升级,为我国钢铁工业突破“卡脖子”技术瓶颈、实现高质量发展提供坚实保障。