超聲波探傷技術在鍋爐壓力容器檢測中的應用討論

李永贊

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

超聲波探傷技術在鍋爐壓力容器檢測中的應用討論

李永贊

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

鍋爐壓力容器檢測方法有外觀目測法、燈光檢測法、錘擊檢測法、白粉煤油檢測法、拉線檢測法、超聲波探傷儀器檢測法等。最近幾年，超聲波探傷技術在鍋爐壓力容器檢測中得到了廣泛地應用。本文結合實際，從鍋爐壓力容器超聲波探傷檢測、影響缺陷定位及定量的因素兩個角度進行了論述，旨在豐富有關理論。

超聲波探傷技術；鍋爐壓力容器；檢測；應用

鍋爐在國民經濟支柱部門（動力研究所、能源產業、石化企業等）中占據著舉足輕重的位置，對其的發展具有積極的意義。眾所周知，鍋爐作業的環境一般較為惡劣，其的承壓穩定性、密封性能極易受到外界因素的影響，以致燃燒、爆炸等安全事故層出不窮，嚴重威脅著人民的生命及財產安全。此外，鍋爐安全事故不利于生態環境建設。當前，很多國家已加大了對鍋爐檢測的重視、投入力度，以提高其使用的安全性。超聲波檢測技術屬于無損檢測技術范疇，其在工業中得到了廣泛的應用。超聲波檢測技術在檢測中存有不可比擬的優勢：耗費成本低、掃描精度高。科學、信息技術迅猛發展背景下，超聲波檢測技術表現出了極強的生命力。

一、鍋爐壓力容器超聲波探傷檢測

超聲波探傷檢測技術實是無損檢測檢測技術不可或缺的組成部分，其具有良好的發展前景。超聲波信號在特性方面表現為高頻，其的頻率通常在2khz～25khz范圍內波動。基于理論基礎之上，超聲波于均勻、無限大介質中傳遞時，其的傳播途徑主要表現為直線。當超聲波于非均勻介質（同種介質非均勻及不同的介質）中傳遞時，由于聲阻抗發生變化，會形成不同的界面，此時超聲波會出現很多光學物理現象，例如：反射、投射、折射。從超聲波設備角度來看，聲阻抗辯護會轉化為相應的輸出信號，能夠表明其所檢測的器具存有一定的缺陷。超聲波檢測技術可對物體材料的微觀組織進行評價，并在相關檢測基礎上能夠對物體材料的宏觀間斷性及微觀間斷性進行探究。超聲波無損檢測技術包括4種：A型掃描技術，B型掃描技術，C型掃描技術、TOFD超聲攤上技術。超聲波檢測技術開始興起時，很多超聲波檢測儀器所支持的掃描形式只有一種——A掃描形式。由于超聲波掃描形式過于單一，在很大程度上限制了其應用。初期階段，超聲波檢測儀器僅能分析模擬量信號。在輸出此種信號過程中，須安排經驗豐富、專業知識高的人員負責檢測及分析工作。唯有通過人工分析，才能獲得最終結果。

鍋爐壓力容器，顧名思義，鍋爐及壓力容器。眾所周知，我國工業發展起步較晚，在生產技術方面存有很多的不足。生產技術的滯后，使得制造出的設備多多少少都存有一定的缺陷。鍋爐壓力容器常見缺陷有裂紋、未熔合及未焊透。其中，裂紋：由現行的行業規定及標準可知，一旦壓力容器出現裂紋，則其將會被歸為劣質產品范疇。在眾多內動驅力的作用下，裂紋應運而生，且表現出繁雜的形成機理。根據實際生產情況及生產條件，可將裂紋分為4類：冷裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂及熱裂紋。裂紋導向性較強，某些產生的回波較大，某些產生的回波較小，不同的探頭其K值不容，入射及方向存有差異性，所獲得的回波較大；未熔合：進行焊接時，外界環境及焊接工藝極有可能導致其出現融合不佳現象，也就是說，焊接發生未熔合。工件所有位置皆可能出現未熔合，根部、層間及坡口未熔合較為常見。在對該缺陷進行判斷時，除了考慮位置，還應考慮面狀分布特點及其方向性。K值與反射當量呈線性關系，換句話說，反射當量隨著K值的變化而變化；未焊透：對于該種缺陷，其分布部位為工件的根部及中部。當未焊透位于根部時，回波汽博速度極快，反射當量較大。于焊縫兩端，反射振幅相似。根據相關資料顯示，平面裂紋是危險系數最大的缺陷，其邊緣呈現出尖銳的特點。焊接技術在工業生產中使用的頻次較高，幾乎所有的件數材料都需要利用焊接技術。在對焊接的質量進行檢測及評價時，亦可采用超聲波探傷技術。實踐證明，超聲波探傷技術檢測無需切割、拉伸、壓彎焊道等。目前，現行的有關技術規定及標準要求全無損檢測某些發揮著關鍵作用的焊道，以提升產品的質量及使用安全性。

實際工作中，超聲波探傷技術檢測工件時，在探測角度方面極有可能遇到問題。此種情況下，檢測儀器無法有效識別工件存有的缺陷及區分缺陷。就某些工業所采用的器具來講，如果其存有某些小缺陷，則極有可能引發不可估量的后果，進而對人民生命及財產安全造成嚴重的危害。因此，分析、研究A型掃描回波波形尤為必要。加大對結構型回波加以區分的力度，采用可行性方法（模式識別）以促使超聲波探傷檢測技術識別工件缺陷的準確度大大提升。

二、超聲波檢測儀器缺陷定位定量的影響因素

1.缺陷定位的影響因素

其一，缺陷定位的影響因素之儀器。在進行超聲波探傷檢測時，工作人員無必要保證儀器在水平線性方面達標。鍋爐壓力容器進行檢測過程中，受其自然曲度（鍋爐表面的自然曲度、管道的自然曲度）的影響，儀器水平線性極有可能發生不符合要求現象，致使缺陷定位出現誤差。值得注意的是，超聲波檢測儀器的水平刻度精度也會隨缺陷定位造成不可小覷的影響。對水平刻度值進行調節時，超聲波檢測儀器的基線比例會隨著其的變化而變化。

其二，缺陷定位的影響因素之探頭。在實際操作中，實際聲束軸線會從該檢測儀器中發出，如果其與幾何中心相距較遠，則會降低檢測結果的有效性。在實際調查中，筆者發現某些工業企業在維護超聲波檢測儀器方面的意識較為淡薄。長期使用情況下，探頭的性能會有所降低。即便主要的聲束可證明設備存有缺陷，但不曉得哪個聲束檢測出了缺陷，更無法準確定位缺陷。多次使用之后，探頭必然會遭受磨損。斜楔部位時常出現磨損現象，如果其前面遭受到嚴重的磨損，檢測過程中會增大探頭K值及折射角；如果其后面遭受到嚴重磨損，檢測過程中會減小K值及折射角。

其三，缺陷定位的影響因素之工件。工件對缺陷定位的影響主要包括兩個方面：一方面，工件的外觀（形式及粗糙程度）。當鍋爐壓力容器工件外觀呈凹凸裝、表面過于粗糙時，超聲波無損探傷過程中發生偶和不良現象的概率極大。與此同時，于不同工件中聲波的傳遞路徑、傳遞時間存有差異性。當聲波轉化成輸出信號，并在顯示屏上顯示時，其也存有差異性。現實中，超聲波檢測儀器檢測內容通常包含很多曲面。當曲面與探頭平面兩者相接觸時，如果操作人員出現失誤，則極易造成檢測誤差。此外，探頭所處的角度不同，檢測中的折射角自然也不同，從而降低了缺陷定位工作的質量；另一方面，鍋爐壓力容器工件材料的質量。聲阻在非均勻介質中其的傳遞、形成的界面等皆存有很大的區別。如果在生產、制造鍋爐壓力容器時所采用的材料不均勻，則會影響到超聲波檢測儀器發出的聲束。此外，鍋爐壓力容器工件的材料質量對內應力具有一定的影響。不均勻的工件材料極易磨損探頭，影響到探頭的K值及折射角［5］，進而使得缺陷定位出現誤差。

2.缺陷定量的影響因素

缺陷定量的影響因素之儀器性能。在無損探傷過程中，儀器性能對檢測結果具有很大的影響。因此，在選擇儀器時，工業企業應注重其的耐用性、質量。就超聲波檢測儀器來講，其最易磨損的部位是探頭。此外，應注重維護儀器，以保證儀器的使用性能，進而提升檢測結果的可靠性。與此同時，儀器的回波高度會受到晶片尺寸、垂直線性、衰減器精度、探頭形式等因素的影響。

缺陷定量的影響因素之操作人員。在缺陷定量過程中，其極易受到操作人員因素的影響。操作人員存在主體性，即不同操作人員，其在工作方式、習慣等方面存有區別，磨損探頭的程度也存有區別。對于基線比例等參數的調整末，操作人員的處理方式也不同。此外，工作人員的專業知識與技能不同，對待工作的態度也不同。

缺陷定量的影響因素之耦合與衰減。實踐證明，耦合層厚度及耦合劑的聲阻抗對回波高參數的精度具有影響。另外，工件外觀凹凸不平、較為粗糙情況下，時常發生耦合不良現象。因此，須將檢測對象表面的耦合狀態實際情況納入考慮范疇。在校準靈敏度過程中，應補償與減小耦合誤差。

結語

綜上所述，將超聲波探傷技術應用于鍋爐壓力容器檢測中，對降低檢測成本、提高檢測效果等具有積極的意義。在具體應用中，超聲波探傷技術還存有很多的不足之處，嚴重影響著檢測的有效性。本文論述了鍋爐壓力容器超聲波探傷檢測，并在此基礎上分析了影響缺陷定位及定量的因素，具有理論及現實意義。

［1］張利民.淺談超聲波探傷技術在鍋爐壓力容器檢測中的應用［J］.科技與企業，2012（21）：232+234.

［2］何鋼.淺析超聲波技術在鍋爐壓力容器檢測中的應用［J］.化工管理，2012（S1）：61-62.

［3］劉傳良.綜述壓力容器超聲波探傷檢測的技術問題［J］.廣東科技，2011（22）：56+58.

［4］崔勇.壓力容器超聲波探傷檢測相關技術問題［J］.黑龍江科技信息，2010（19）：39.

［5］寇威.超聲波檢測技術的應用及檢出缺陷的對比研究［D］.西北大學，2015.

［6］何鋼.淺析超聲波技術在鍋爐壓力容器檢測中的應用［J］.化工管理，2012（S1）：61-62.

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