超聲檢測技術在壓力容器制作中的應用分析

田潔東

摘要：隨著我國工業現代化、信息化發展，國家對工業安全生產的要求也越來越高，壓力容器是一種最常見用于儲存流體的封閉設備，而超聲檢測技術是焊接質量無損檢測常用技術之一，已經被廣泛用于工業生產中。超聲波檢測在壓力容器制作過程中是一種高效的檢測手段，具有穿透性好、檢測安全等特點，而分析壓力容器超聲檢測技術，將對我國工業安全生產檢測有較大的參考意義。

關鍵詞：壓力容器;超聲波檢測技術;分析和應用

引言

工業中的壓力容器主要包含一些氣體、液體等介質的儲存罐、塔器等。生產壓力容器需要金屬板材、管材、棒材和鍛件等材料，但是由于在工業生產時用到的氣體材料和燃料比較復雜，所以對于壓力容器的要求也比較高，必須要具備能夠承受高溫、低溫、有毒、腐蝕、易燃、易爆等條件考驗，這也是根據盛放介質的特點決定的，而對壓力容器的質量檢測也將成為保證安全生產的重要基礎。筆者將通過本文，對壓力容器超聲檢測技術在壓力容器生產中的應用進行分析和探討。

1.超聲檢測技術在壓力容器檢測中的應用

1.1?對壓力容器板材的檢測

板材是構成壓力容器外殼的材料，工業規定厚度控制在6mm-250mm，通常采用的厚度范圍是8mm-40mm。對不符合超聲波檢測要求的壓力容器板材，生產廠家應根據容器制作技術要求，增加相應的無損檢測工序，根據板材的厚度采用的檢測波的頻率也不同：檢測6mm-250mm板材的超聲波頻率在5MHZ左右，探頭規格為晶片面積大于150mm的雙晶直探頭;檢測厚度超過20mm的板材則采用2.5MHZ頻率的單晶直探頭[3]。

1.2?對鋼制壓力容器焊接縫的檢測

由于鋼制壓力容器的各個焊接點、焊接縫的分布不同，而焊接要求也有所差異，檢測人員在對瑕疵進行評估前需要根據部位的重要度和影響進行詳細分析，例如一些焊縫的位置比較關鍵，對容器的受力安全有影響，則需要針對焊縫的裂痕進行完整測試分析，并盡量使用一次波進行檢測，同時保證探頭前沿大小合適。

1.3?對球罐的超聲波檢測

球罐是一種常見的壓力容器，對球罐進行超聲波檢測的工藝參數為：①采用單探頭接觸檢測，其中探頭頻率為2.5MHz、K=2、晶片尺寸：13mm×13mm、前沿≤12mm。②采用CSK?Ⅱ?A?制作曲線（距離為一個波幅），確定其靈敏。③采用鋸齒形掃查，查出瑕疵，要進行全方位、轉角和環繞等掃查方式進行詳細掃查，并且注意檢測橫向缺陷。④通過超聲波檢測的焊接頭如果存在不允許的缺陷，要在接頭缺陷兩端兩倍延伸部位抽查，如依然發現缺陷存在，則要對所有的焊接頭進行詳細檢測。⑤返修處理的容器要執行所有檢測工程。⑥所有超聲檢測的焊縫要按照J?B?/T4730?—?2005《壓力容器無損檢測》為檢測標準，即Ⅰ級是檢測合格;部分檢測的接頭合格標準不能低于Ⅱ級。

1.4?對金屬薄板的超聲波檢測

金屬薄板由于厚度不夠，超聲波檢測時會在邊界內不停反射，形成包含橫波和縱波相結合的特殊波，即蘭姆波（Lamb?wave）。而檢測結果也要根據蘭姆波（Lamb?wave）進行分析，而蘭姆波在自由邊界的特征方程為：4LScos（PfdS/Cp）-（1+S2）2cos（PfdS/Cp）=0;非對稱型4LStan（PfdS/Cp）-（1+S2）tan（PfdS/Cp）=0，而式中：L?=?[1-（CP/CL）2]1/2?;S?=?[1-（CP/CS）2]1/2;

F—頻率（MHz）;d—板厚（mm）;C2—縱波速度（m/s）;CL—橫波速度（m/s）;CP—蘭姆波相速度（m/s）。需要滿足的檢測條件：①發射蘭姆波要純，且群速度要保證極大或者極小;②入射角度要合適，根據公式Cp=?CL/sina，其中CL—探頭斜楔材料的縱波聲速（m/s）;a—入射角（°）。③探傷儀滿足JB1834—《5A型脈沖反射式超聲波探傷儀技術條件》，同時有足夠的發射電壓（≥600V）;接收電路有3個中心頻率，與探頭頻率合適;合適的靈敏度調節（≥100dB），同時調節按鈕的最小調節量（<2dB）。④探頭要求：工作頻率與標準頻率的相差不大（≤5%），前沿盲區不大，聲波的入射軸線和標準探頭入射軸線夾角不大（≤±2°）。⑤參考薄板要求：Ⅰ.基本數據和檢測板材一樣，即材料、厚度、狀態等;表明光潔，切面平整，厚度均勻，板面最大厚度差不大（≤2%）;材料要求和被檢測金屬板的要求一致。

2.結語

近年，我國工業水平的不斷提高，高溫、高壓承壓容器大量增加，作為危險較大的特種設備，在壓力容器制作過程中和使用中的無損檢查顯得尤為重要，相比較射線檢測和聲發射檢測，便攜式超聲檢測具有成本低，速度快，設備簡單的優點。但是超聲波檢測的應用，受限于檢測人員經驗的限制，如何在實際檢測中總結經驗，制定檢測評定特點顯得尤為重要。隨著檢測設備的不斷更新，無損檢測人員刻苦的鉆研，從而促進在壓力容器的超聲波檢測中，減低壓力容器的檢測難度，讓檢測范圍更加全面，為我國工業安全生產提供保障。在無損檢測領域，隨著科技不斷創新，工業不斷發展，超聲波檢測技術在未來將會朝著更加智能、自適應的方向發展！

參考文獻：

[1]張偉.壓力容器超聲檢測技術的應用[J].電子測試，2013.06（12）：97-98.

[2]宋文華.淺談壓力容器超聲檢測技術應用[J].科技專論，2014.07（279）：303.

[3]衛芳玲.壓力容器超聲檢測技術與應用探究[J].企業改革與管理，2014.08：121.