數字超聲波探傷掃描技術在鍋爐檢測中的應用分析

張忠

(湖南省特種設備檢驗檢測研究院懷化分院,湖南懷化 418000)

數字超聲波探傷掃描技術在鍋爐檢測中的應用分析

張忠

(湖南省特種設備檢驗檢測研究院懷化分院,湖南懷化 418000)

鍋爐檢測是關系到鍋爐使用安全的重要問題,數字超聲波探傷掃描技術是探測鍋爐缺陷和保證鍋爐檢測質量的重要技術手段。隨著科技發展,數字超聲波探傷掃描技術應用越來越廣泛。數字超聲波探傷掃描技術可以觀測到斷面上的二維信息及被檢測物體缺陷三維空聞結構,這些斷層圖像的三維重建在工業無損探傷的領域有著極其重要的實用價值和研究意義。

數字超聲波 聲波掃描 鍋爐檢測

鍋爐容器在石油工業、能源工業、科研和軍事工業等國民經濟的各個部門都起著重要作用。由于其密封、承壓及介質等特殊原因,很容易導致爆炸、燃燒發生火災從而危及人員、設備和財產的安全以及造成污染環境。當前,各國都將鍋爐壓力容器列為重要的監檢產品。數字超聲波檢測技術是工業上五大常規無損檢測技術之一,一直以來都被人們廣泛地應用。數字超聲波探傷掃描技術能得到斷面上的二維信息及被檢測物體缺陷三維空間結構,因此斷層圖像的三維重建在工業無損探傷的領域有著極其重要的實用價值和研究意義。隨著電子技術和軟件的進一步發展。數字化超聲探傷儀在鍋爐檢測中有著廣闊的發展前景。

圖1

圖2

1 數字超聲波探傷的原理

數字超聲波探傷掃描技術是同X射線技術并列的兩大檢測技術,數字超聲波探傷掃描技術由于其自身特殊特點在鍋爐檢測中起著重要作用。首先數字超聲波探傷掃描技術由于自高科技性受到了以徽電腦為代表的新技術的影響。計算機應用的主要形式是以傳統的模擬超聲泣探傷儀通過某種接口與小型或微型計算機聯機。完成某種特定工件的自動化探傷或探傷波形進行一些簡單處理(信號處理)。通常超聲技探傷需去掉信號中的雜音。然后是將已經去掉雜音的信號進行再處理。包括增益控制、數據分析及圖像顯示等。超聲波信號經過接收后,被放大后由AD模數轉換器變為數字信號傳給電腦,按能器的位置可受編碼電機控制或由人工操作。由轉換器將位置變為數字傳給電腦。電腦會隨時間和位置變化的超聲波形進行復雜的處理。這樣就得到了探傷掃描后的各種數據,最后進行處理得到有關結果。

1.1 A型超聲渡探傷掃描技術

A型超聲波探傷的回聲顯示采用幅度調制在陰極射線管熒光屏上,以橫坐標代表被探洲物體的探度。縱坐標代表回波脈沖的幅度,故由換能器定點發射獲得的回波所在的位置可測得工件的厚度、缺陷在工件中的謙度以及缺陷的大小。根據回波的其它一些特征。如波幅和渡密度等。還可在一定程度上對其缺陷進行定性分析。這種波形只能反映局部的回波信息。不能獲得在工件上需要的解剖圖形,且缺酷的準確性與操作者的試圖認圖關系很大。

1.2 B型數字超聲波探傷掃描技術

B型超聲波探傷的成像方式采用輝度調制。它的圖像所顯示的是工件的二維超聲斷層面。B型超聲渡探傷采用輝度調制方式顯示深度方向所有界面反射回波。但探頭發射的超聲聲束在水平方向上卻是以快速電子掃描的方法然后慢慢依次獲得不同位置的深度方向的反射波。當一幀掃描完成,便可得到一幅由超聲聲柬掃描方向央定的垂直平面二維超聲斷層圖像。

1.3 D型數字超聲波探傷掃描拄術

D型超聲波探傷掃描與B型超聲波探傷方式相同。不同點就是D型超聲波探傷得到的是是側面圖。而B型超聲波探傷卻是主視圖。D型超聲波探傷深度方向所有界面反射回波。與探頭發射的超聲束在垂直方用電子掃描的方法。逐次取得不同位置的方向所有界面的反射回度,當N幀掃描完成后。便可得到一幅由超聲聲柬掃描方向決定的垂直平面二維超聲斷層圖像

1.4 C型數字超聲波探傷掃描技術

C型超聲波探傷采用多元線陣探頭實現水平面上的縱橫方向的全面掃描。也就是在水平方向采用和B型一樣的電子掃描方式。而在相對方向上用機械的方法讓探頭移動。如想得到某一探測深度的C型聲像圖。就要在接收回路設計一個距離選擇開關,并通過控制該開關的開通時間,來控制同一深度的回波信號被接收顯示(圖1)。

1.5 ToFD數字超聲波探偽掃描技術

衍射時差法主要依靠翹聲脈沖正向散射的衍射和反射信號,從工件內部結構中的端角檢測到缺陷。若工件比較干凈,那么缺陷信號就會相對明顯一些,這是因為干凈內壁反射作用很強。掃描之后得到的圖像可以清楚地看到直通波。如圖2所示。

1.6 相控陣數字超聲波探傷掃描技術

應用相控陣技術。對施加于線陣探頭的所有振元的激勵脈沖進行相位控制。也能實現合成波束的圖像掃描。如果對線陣排列的各振元不同時給于電激勵。而是使施加到各振元的激勵脈沖有一個等值的時間,那么合成波束與振元排列平面之間就會有一個位差。

2 數字超聲波在鍋爐檢測中的應用

目前鍋爐超聲檢測執行JB／T4730—2005《承壓設備無損檢測》標準。鍋爐檢測中常見的缺陷有:氣孔、夾渣、未焊透、未熔合和裂紋等。超聲波探傷用于鍋爐制造(現場組裝)以及在用鍋爐的原材料、焊縫的檢測,其探傷比例、合格級別、擴探要求等都有相應的規定。對于探傷時機,碳素結構鋼應在焊縫冷卻到環境溫度后、低合金結構鋼在焊接完成24h以后方可進行焊縫探傷檢驗。另外還應該知道待測工件母材厚度、接頭形式及坡口形式[3]。在每次探傷操作前,都必須利用標準試塊(C SK—IA、C SK—llIA)校準儀器的綜合性能,校準面板曲線,以保證探傷結果的準確性。具體步驟為:其一,探測面的修整,應清除工件表面飛濺物、氧化皮、凹坑及銹蝕等,光潔度一般低于4。對接焊縫兩側探傷面的修整寬度一般為大于等于2K T+50Iilli1,(K為探頭值,丁為工件厚度);其二,耦合劑的選擇應考慮到粘度、流動性、附著力、對工件表面無腐蝕、易清洗。而且經濟:其三,根據母材厚度選擇探測方向;其四,根據板材厚度調節儀器的掃描速度;其五,在探傷操作過程中采用粗探傷和精探傷。為了確定缺陷的有無和分布狀態,定量、定位就是精探傷。使用鋸齒形掃查、左右掃查、前后掃查、轉角掃查、環繞掃查等幾種掃查方式以便于發現各種不同的缺陷并且判斷缺陷性質;其六,對探測結果進行記錄,如發現內部缺陷對其進行評定并找出補救或解決的措施。

3 超聲波探傷的主要特性

3.1 數字超聲波探傷掃描的主要特點

(1)超聲波在介質中傳播時,在各種各樣的質界面都具有上具有很好的反射 特性。利用這一點,如果有缺陷,缺陷的尺寸等于或大于超聲波波長時,那么超聲波在缺陷上反射回來,探傷儀可將反射波顯示出來;如果缺陷的尺寸小于波長時。聲波就會繞過缺陷反射回來。(2)超聲波對方向比較敏感,方向感極強。一般來說,超聲波的頻率越高,那么它的方向性就相應的越好,因為它能夠以很窄的波束向介質進行集中輻射,這樣就很容易確定缺陷的位置。(3)超聲波的傳播能量大。如頻率為1MHz(1兆赫茲)的超聲波所傳播的能量,相當于振幅相同而頻率為1000Hz(赫茲)的聲波的100萬倍。

3.2 數字超聲波探傷掃描的優缺點

(1)優點:數字超聲波探傷掃描靈敏度比較好、周期比較短、成本也相對較低、而且靈活方便、檢測效率也很高、對人體傷害小;(2)缺點:超聲波對待檢測物件要求很高,表面必須平滑,而且還需要那些特別有經驗懂技術的檢驗人員才能具體辨別缺陷類別,這樣對缺陷就沒有了直觀性。除此之外,適合數字超聲波進行探傷的零件都要求厚度比較大。

4 結語

數字超聲波探傷掃描是鍋爐檢測的重要技術手段,目前數字超聲波探傷掃描在鍋爐檢測中有有優勢也有一定缺陷,隨著數字及超聲波掃描技術的發展完善,數字超聲波探傷掃描中發揮著日益重要的作用。

[1]姜斌,王方,蕭艷彤.電站鍋爐無損檢測新技術[J].無損檢測,2011(03).

[2]買買提艾力·肉孜.宏觀檢查在鍋爐定檢中的作用[J].中國質量技術監督,2011(09).

[3]邵天佑,蔡暉,侯召堂.超超臨界機組鍋爐小徑厚壁管自動焊缺陷無損檢測[J].熱力發電,2008(02).

[4]王輝,劉蔚倩,陳忠江.鋼制壓力容器焊縫內裂紋的超聲波檢測技術[J].焊接,2004(04).

[5]李松濤.淺談鍋爐壓力容器制造單位無損檢測工作中存在的問題[J].內蒙古石油化工,2011(01).