浅议超声波探伤技术在锅炉压力容器检测中应用

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1、浅议超声波探伤技术在锅炉压力容器检测中应用【摘要】超声波探伤技术可以广泛应用于锅炉和压力容器制造等领域。常规超声波探伤的基本模式，即A型显示的脉冲回波法在检测缺陷时，通过缺陷回波的辐值大小来判断缺陷是否应该判为废品。本文讨论了超声波探伤检测相关技术在锅炉压力容器检测中的应用，对影响定位定量的因素进行探讨，在压力容器超声波探伤检测技术发展层面上起到积极的促进作用。【关键词】压力容器检测；超声波探伤；缺陷定位分析;缺陷定量分析1、锅炉压力容器超声波探伤检测作为无损检测技术的重要手段之一，超声波检测技术是发展最快，应用也最广泛的领域。超声波信号具有高频特性，频率在2-25khz之间。从

2、理论上来说，在无限大、均匀介质中超声波的传播途径是直线,反之，若是非均匀的介质（也包括从一种到另一种介质中）,声阻抗的改变会使超声波在不同声阻抗的界面上产生折射、投射和反射的光学物理现象。图1是超声波检测仪器的工作原理图。对于超声波仪器来说，这些变化会转变为输出信号,指示受监测的器具时都存在缺陷。超声波检测技术可以用来评价器具固体材料的微观组织，以及通过检测相关力学性能探究其微观和宏观不连续性。在超声波检测技术发展的早期，对于大部分检测设备来说只含有A扫描形式。扫描形式的单一导致应用的范围也很狭窄，仅用于模拟量信号的分析，这种信号输出需要富有经验的检测和分析人员，来进行人工分析才

3、能得出正确的结论。本文所探讨的对象是锅炉压力容器，即锅炉与压力容器，由于生产技术的限制，在这些特种设备的制造过程中不可避免地会产生不同程度的缺陷。经断裂力学研究资料证明，在特种设备的诸多缺陷中，危险系数最大是带有尖锐边缘的平面裂纹性质的缺陷。在工业生产中焊接技术是经常用到的一种施工手段，毫不夸张地说，含有金属材料的工件大都离不开焊接。焊接的质量亦可以通过无损的超声波检测技术进行评价，避免将焊道切割进行物理性的压弯、拉伸等检测。图2为超声波检测仪检测焊接缺陷的原理。在我国现行的技术标准中，规定对于工件中重要的焊道要全部进行无损检测，确保产品的质量安全。在超声波检测技术的应用实践中发

4、现对工件进行超声波无损探伤时，可能会由于探测角度的问题，检测仪对于工件存在的某些缺陷（如裂纹、未熔合等），区分度不是太准确。对于一些工业使用的器具，如本文所探讨的锅炉压力容器，很有可能是由于一些小的缺陷而导致惨痛的灾难事件，在带来严重生产损失的同时也对人员的安全造成隐患［1］。正因为如此，我们有必要对A型扫描回波波形进行研究分析,区分非缺陷波等结构型回波，通过模式识别等方法来提高超声波检测技术对工件缺陷的准确识别。2.影响缺陷定位定量的因素分析2.1影响缺陷定位的主要因素2.1.1仪器的影响在超声波检测中，仪器要保持水平线性。在检测锅炉压力容器，由于管道和锅炉表面的自然曲度，可能

5、会造成仪器水平线性不佳，从而导致缺陷定位误差大。这种误差是固定存在的，在不能避免时我们只能借助不同角度的多次检测来减少误差。仪器水平刻度精度也是影响缺陷定位的因素。调节超声波检测仪器示波屏上水平刻度值可以对仪器的基线比例进行调整。2.1.2探头的影响超声波检测仪器探头发出的实际声束轴线，若与探头几何中心轴线存在较大的偏离时，会导致检测结果的不准确。有些厂家使用的超声波检测仪器维护不足，长时间使用后仪器的探头性能下降，有时甚至会显示探头双峰的现象。两个主声束均指示缺陷存在时，而不能准确定位是哪个主声束检测到的，从而也无法对缺陷进行准确定位［2］。探头长期使用必将引起磨损，对于探头部

6、位来说最常见的就是斜楔。若斜楔的前面磨损较大，相对于完整探头的检测结果来说，探头检测到的折射角会增大，探头K值增大，同样若是后面磨损较大，情况正好相反。半扩散角越小，探头的指向性越好,从而超声波检测仪器的缺陷定位误差小，定位准确度高。2.1.3工件的影响就锅炉压力容器来说，影响超声波检测仪器缺陷定位的因素主要表现在两个方面。一是锅炉压力容器工件的表面粗糙度和形式。工件表面粗糙，或者是正常设计得凹凸不平，在进行无损探伤时可能会造成耦合不良。另外声波在工件中所经过的路径不同，所耗费的时间也不尽相同，在检测仪的显示屏上显示差异化的检测信号。在工业实践中所检测的工件大多具有曲面，探头的平

7、面接触曲面时，若操作人员的握持不当，点线接触不可避免会引入误差，由于不同角度探头的折射角会发生明显变化，检测的缺陷定位效果差。二是工件的材质。在不同介质超声波的声阻是不同的，若锅炉压力容器材质若不均匀会对声束的传播产生影响。工件的材质还会影响内应力。还有工件的材质若极易造成探头的磨损，曲面的探头斜楔探测到的折射角和声束形状都会对缺陷定位产生影响。2.2影响缺陷定量的主要因素2.2.1仪器性能超声波检测仪器在进行无损探伤时，仪器的性能是影响探测结果最重要的因素。如古语所言，工欲善其