超声检测技术在压力容器中的应用.pdf

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1、◇科技之窗◇科技矗向导2015年03期超声检测技术在压力容器中的应用胡智涛(清远市特种设备检验所广东清远511500)【摘要】超声波检测技术在我国压力容器和管道制造安装、在役检验等领域已经得到了非常广泛的应用，但在一些斗争殊场合，人们往往需要在设备在高温运行状态下的情况进行检验．超声波检测技术在这些方面可以发挥很大的作用，本文主要介绍了室温到45o℃范围内压力容器的检验技术。【关键词】检验；压力容器；超声波；材质O．育订言Q235A’试验在高温装置上进行。首先考虑在常温(16℃)时，分别测试不超声波在介质中传播时

2、，随着传播距离的增加其能量逐渐减弱，同试块、不同半径处的回波高度，并按照式f3)计算出在此温度下的衰这种现象称为超声波的衰减固体材料的超声表征方法中，利用超声减系数n：然后在加温到50～450℃的不同温度下测试不同半径处的回衰减确定材料的特性如晶粒尺寸、残余应力、断裂韧性、硬度等有着广波高度。如此得出随着温度变化，衰减系数d的一系列测试数据。测试泛的应用超声衰减的机理非常复杂。从理论上分析，主要有三个原因结果如表l所示。根据该数据绘制出材质横波衰减系数随温度的变化导致了超声衰减，即：(1油声束扩散引起的超声衰减；

3、(2)由散射引起的曲线如图1所示衰减：(3)由介质吸收引起的衰减。关于超声波衰减理论和试验，前人做过大量工作。随着温度的变化。对超声波探伤来说，影响探伤结果的主要因素不仅仅是材质衰减随着温度变化的规律．更重要的是随着温度的变化．探伤界面和耦合层对检测结果的影响。因此，直接接触法超声波探伤需要研究的内容包括两个方面：一是随着温度变化材质的衰减，即由散射引起的衰减和由介质吸收引起的衰减：二是探伤界面和耦合层造成的衰减。至于由声束扩散引起的衰减，与温度的变化没有关系。1．温度变化时的材质衰减情况1．1材质衰减系数鼍崖f

4、℃)瑞利散射在金属材料的衰减中占主要成份按照瑞利散射建立的图1碳钢横波衰减系数随温度的变化表1衰减系数随温度的变化Manson理论和Bhatia的模型中，纵波、横波瑞利散射衰减系数分别与——————纵波速度和横波速度4次方成反比。随着温度的升高，声速变小，衰减度(16501001l502002502300350400450系数随着温度的升高而变大，且横波衰减系数比纵波大。Darbi等人：)通过试验证实这种变化趋势是正确的，但试验值与理论值相差较大，在常温下，试验值是理论值2．2～2．7倍，但在500~C以后，两者

5、趋于一致。：IB／0n1．00600I10．016[0．0380．0320．O420．0260．032f0．038O．O8W1Morgner等研究了水冷式探头压力耦合状态下检测锻件时。超声波传播的一般规律．包括超声纵波的衰减试验结果：E．R．Generazio图1与G．s．Darbari等人所测的碳钢中纵波衰减的图形非常相研究了工件表面粗糙度对超声波衰减的响：c．B．Scruby等研究了脉冲似另外，测试值与c．B．Scruby等纵波衰减系数的数量级一致擞值上激光超声非接触式方法在室温到120O℃高温状态下超声纵波

6、的衰减大于纵波衰减系数试验值；Ik—KeunPark等有文章写到2125Cr—lMo钢加热时效时．用表2．界面对回波声压的影响面横波衰减系数判别损伤的可能性．其试验在常温下进行：M．A．2．1界面的声压损失Mahmoud给出了随温度升高纵、横波幅度下降的试验数值，但温度小界面的声压损失主要包括两个内容：一个是试样反射底面的损失。于250℃；G．S．Darbari等人用试验方法求出了不同温度下碳钢和不锈与底面的凹凸不平引起的散射损失与波型转换有关当试样底面经过钢的纵波衰减机械加工后，可以近似认为试验中呈镜面反射；所

7、以本文中的试验均假理想的平面波情况下超声波在介质中的衰减可以表示为：定底面100％反射。另一种是探伤面的损失。Poe(1)。在超声波直接接触法测量工件时，数据采集从带有楔块的脉冲回式中P旷一初始声压波超声系统获得，反射声波参数很大程度上依赖于楔块一耦合层一工件x——声波传播距离系统的组合。必须准确地确定界面的损失带来的影响，才能很好地评P——声波传播x距离后的声压价缺陷的反射信号和建立检测灵敏度系统探伤界面的影响应包括探——衰减常数头芯片与楔块、楔块与工件之间两个界面，在本试验中．不考虑温度对令et=8．69d．

8、变形后得到：楔块与探头芯片之间界面的影响，主要原因是：f11楔块与高温工件接触201gp／po(2)ol一时间很短，受温度影响较小；f2)超声波检测时，操作人员是手持楔块工作的，当楔块温度升高到一定程度时，超声波检测已无法进行因此，这从脉冲反射式超声波探伤仪器的原理上来说，回波高度H与回波里忽略了温度对楔块以上部分的影响这样一来．界面的影响就归结声压P成正比，根据反射波回