數字超聲波探傷掃描技術在鍋爐檢測中的應用

馬 駿

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

數字超聲波探傷掃描技術在鍋爐檢測中的應用

馬 駿

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

數字超聲波探傷掃描技術所指的是通過斷面二維信息、三維空間結構判斷被檢測物體是否存在缺陷的新技術，隨著該技術的不斷發展，在工業領域得到了很大的推廣，在鍋爐檢驗中也越來越普及。本文首先探討數字超聲波探傷掃描技術的原理及其優缺點，隨后分析該技術在鍋爐檢測中的實際應用。

數字超聲波探傷掃描技術；鍋爐檢測；應用價值

鍋爐壓力容器是國民經濟發展中非常重要的設備，在化工、能源、科研等各個行業及領域中具有廣泛的應用，但是受到鍋爐壓力容器密封性、介質和承壓能力的影響，具有發生爆炸和燃燒起火的風險，從而危及到人的生命財產安全，甚至引發環境污染事故。因此，全球范圍內均將鍋爐壓力容器列為重要的監檢產品。超聲檢測技術是工業中常用的無損檢測方法，通過數字超聲波探傷掃描技術能夠得到斷面的二維信息與三維結構，從而判斷是否出現損傷，在工業領域有著非常重要的價值，本文主要探討數字化超聲探傷掃描技術在鍋爐檢測中的實際應用。

一、數字超聲波探傷掃描技術原理

數字超聲波探傷掃描技術是非常重要的無損檢測手段，也是與X射線技術并列的檢測方法。作為一種新生技術，數字超聲探傷掃描技術受到微型計算機的影響較大，通過連接從而實現對某種工件的自動化探傷及簡單的信號處理。其中數字信號的處理需要通過特定的應用程序實現，數字超聲波探傷掃描進行的處理，主要是將信號中的噪聲去除。超聲信號通過接收與放大之后，通過AD模數轉換為數字信號傳送給電腦，隨后計算機對時間與位置超聲波型進行復雜處理，從而得到實際的探傷掃描數據，并能夠進行打印和報警。

（一）A型超聲波探傷掃描

該技術指的是通過調幅將回升顯示到熒光屏，其中X軸和Y分別表示探測物體的深度及回波的脈沖振幅。通過超聲波探頭定點發射返回的超聲波能夠快速對曲線繪制的形態及深度進行判斷。通過分析波形及密度還能夠開展相關的定性分析，這一技術受到二維剖面圖信息不全的影響，需要由專業的、具有豐富實踐經驗的操作人員對得到的信息進行分析。

（二）B型超聲波探傷掃描

B型超聲波探傷掃描技術則是通過弧度調制成像的技術，顯示屏上的圖像就是背側物件的剖面圖。通過B型超聲波探傷掃描技術能夠得到被掃描目標深度方向的全部反射波，快速電子掃描能夠進一步得到水平方向的檢測數據，能夠按照一定的順序將不同深度與位置的結果反射回來，每一幀都能夠得到一簇垂直斷面圖。

（三）C型超聲波探傷掃描

C型超聲波探傷掃描通過多元憲政掃描得到平面X坐標和Y坐標，從而反映出綜合的軌跡。X軸的掃描機理類似于B型技術，Y軸上則是利用機械驅動過程中線探頭的位移而得到結果。C型超聲波探傷掃描的關鍵在于接受回路中必須設定有進程選擇開關，對這一開關進行控制從而實現控制模板對回波信號強度的調整，進而得到各個深度的圖像數據。

（四）D型超聲波探傷掃描

D型超聲波探傷掃描技術同樣與B型技術有著較大的相似之處，不同的是D型超聲波探傷掃描技術最終得到的是被檢測對象的側面圖，通過D型超聲波探傷掃描技術，被檢測的界面反射回波與探頭發射聲束之間相互疊加，進而得到深度不一的界面回波，完成掃描之后即可以得到二維超聲斷層圖像。

（五）衍射時差掃描

衍射時差掃描技術屬于近年來新興的方法，其原理在于通過超聲脈沖散射得到反射及衍射信號，得到信號通過被檢測對象內部缺陷時的情況，從而得到內部缺陷信息。如果被檢測對象的表面潔凈，則缺陷衍射信號會反映在衍射時差圖上。

二、數字超聲波探傷掃描技術的優缺點

超聲波在不同的介質中傳播會發生不一樣的反射現象，如果探測對象的缺陷尺寸超過超聲波波長，就能夠通過反射過程表現出來。但是如果缺陷的尺寸非常小，則可能出現聲波繞過射線的現象，從而無法實現反射；超聲波具有非常好的方向性，并隨著頻率的提高而上升，在較窄的情況下能夠輕易的辨別出曲線的位置。通過數字超聲波探傷掃描，對鍋爐檢測具有很高的靈敏性，需要的檢測周期較短。相比應用X射線還能夠在一定程度上節約成本，不會對檢測工作人員的身體造成影響。不過超聲波探傷掃描技術對鍋爐的要求較高，比如其工作平面要求光滑，且在厚度較小的零件檢測中不太適用；此外，該技術檢測得到的缺陷并不是直觀的，需要專業的、具備實踐經驗的檢驗人員才能夠辨別出缺陷所在。

三、數字超聲波探傷掃描技術在鍋爐檢測中的應用

當前我國鍋爐檢測中應用數字超聲波探傷掃描技術的執行標準為JB/T4730-2005。常見的鍋爐檢測缺陷有氣孔、未焊透、夾渣、未熔合以及裂紋等。使用數字超聲波探傷掃描技術對鍋爐與材料、鍋爐制作以及鍋爐焊縫等進行檢測過程中，對其探傷比例、合格的級別等均有相關的規定。對于檢查的時機，情況下，要求碳素結構鋼在焊縫冷卻到環境溫度之后進行探傷掃描，而低合金結構鋼在焊接完成24h之后進行檢測，檢測之前應當了解工件木材厚度等基本信息。在每次進行探傷掃描檢測之前，都應當通過標準試塊校準儀器對校準面板曲線進行調整，從而保證探傷結果的精確。首先，對探測面進行修正，對表面的氧化物、凹陷以及銹蝕等進行清理，滿足相應的光潔度要求。第二，選擇的耦合劑，應當綜合考慮其附著率、流動性、黏性以及對工件表面材料的腐蝕性等。第三，根據板材的厚度對儀器的掃描速度進行調節。第五，選擇初探傷或者精探傷方式。例如通過精探傷對缺陷的分布予以了解，對其程度進行定性、定位；通過前后、轉角、左右等方式發現缺陷性質。最后，對探傷結果進行分析，如果存在內部缺陷則應對其進行深入的判定。

（一）在鍋爐隱蔽角焊縫中的檢測

數字超聲波探傷掃描技術檢測鍋爐隱蔽角悍縫，首先需要根據厚度選擇探頭。隨后確定時記得看上面，在進行橫波檢測之前必須作出估算、確定區域的分界線，從而借助矢量加減過程讓出探頭移動的基準線；隨后根據使用曲面屏鼻孔掃描線的位置進行調整，這一過程中同時要做好靈敏度的檢查，以面對之后的數據造成誤差；最后要對波形進行識別，加強對于接管與筒體外幣回撥之間的分辨，避免誤判以及漏檢的出現。判別過程中，如果發現探頭和標記重合位置底波強度較大，可能是未焊透、也可能是存在內部缺陷。

（二）在鍋爐內壁裂紋檢測中的應用

數字超聲波探傷掃描技術對鍋爐內壁裂紋檢測過程中，應當選擇2.5MHz的探頭進行檢查，密切直徑在2cm左右。具體檢測方法是將探頭放置在被檢測對象的外緣面，通過直接接觸得到相關的數據。根據無缺陷可以反射回波的原理，則很快能夠找到容器的缺陷部位。在對內壁環形缺陷進行檢查的過程中，需要應用K1與K3兩種探頭進行掃描從而得到最佳的結果。對于正項范圍的缺陷使用K1探頭檢驗，如果存在裂紋則顯示器上會有相應的斷交反射曲線出現。通過K1進行定性掃描結束之后，具體到裂紋的實際深度評判具有較大的難度，因此就需要使用K3探頭進一步檢測。由于直接獲得內部裂紋開口的反射波可能性較低，得到的實際信息主要反映的是裂紋根部狀況。因此，根據裂紋根部反射波進行裂紋深度的定量分析則更加容易，能夠很大程度上提高工作效率。

結語

隨著科學水平的提高，工業生產中無損檢測方法越來越多，例如常見的超聲波探傷、射線探傷、滲透以及磁法等。相對于其他的無損檢測方法，超聲波探傷掃描技術具有較大的優勢，能夠較為準確地對工件內部缺陷進行定性定位，且具有分辨率高的特點。但是超聲波探傷掃描技術應用實踐中尚存在較多的影響因素，在今后的工作中還需要對這些因素進行分析研究，促使超聲波探傷技術更好地應用在鍋爐檢測過程中。

［1］宋黎明.數字超聲波探傷掃描技術在鍋爐檢測中的應用［J］.金屬材料與冶金工程，2011（2）：40-43.

［2］姚陽明.數字超聲波探傷掃描技術在鍋爐檢測中的應用研究［J］.建材與裝飾，2013（24）：179-180.

［3］張忠.數字超聲波探傷掃描技術在鍋爐檢測中的應用分析［J］.中國科技縱橫，2014（16）：84-85.

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