探析超聲波探傷技術在鍋爐壓力容器檢測中的應用

蘇萬清

摘 要： 鍋爐壓力容器檢測的目的，在于檢出容器的缺陷，預防安全事故。基于此，本文主要以超聲波探傷技術為要點，對該技術在鍋爐壓力容器檢測中的應用方法進行了分析。重點從容器缺陷的定位、缺陷檢測干擾的預防方面，總結了技術的應用方法。并以鍋爐壓力容器“焊縫”為例，具體闡述了技術的應用流程，證實了技術的應用價值。

關鍵詞： 超聲波探傷技術；鍋爐壓力容器；焊縫

前言：近些年來，隨著化工及電力行業的不斷發展，鍋爐壓力容器的使用范圍逐漸擴大。設備使用過程中，極容易受壓力以及外界環境因素的影響，而出現裂縫等缺陷。如未及時發現缺陷，并對其進行處理，容易對容器的使用安全性造成影響。超聲波探傷技術的應用，能夠有效提高鍋爐壓力容器檢測結果的準確度。因此，有必要對其應用方法進行分析。

1 超聲波探傷技術的原理

超聲波探傷技術指利用超聲波對儀器的缺陷進行檢測的技術，是用于檢測儀器質量的重要技術。超聲波信號頻率為2--25kHz，為高頻信號。如信號的傳播介質均勻，則信號往往會呈直線式分布。簡言之，如傳播的介質不均勻，超聲波的傳播路線便會發生改變。檢測完成后，觀察超聲波傳播曲線有無變化，便可得到最終的探傷結果。超聲波探傷技術由“終端”、“超聲系統”、“IPC等部分構成”（見圖1）[1]。

圖1中，超聲系統的功能在于與探頭、顯示屏等終端、控制卡等原件連接。在向各元件發出指令的基礎上，利用系統的功能，接收待檢測儀器所發出的信號。通過對信號特征的分析，判斷故障類型以及所處位置。將該系統應用到鍋爐壓力容器的檢測過程中，能夠有效發現缺陷，提高儀器使用的安全性。

2 超聲波探傷技術在鍋爐壓力容器檢測中的應用方法

2.1 容器缺陷的定位方法

2.1.1 波束方向的確定

缺陷檢測過程中，超聲波的波束方向是否正確，是決定缺陷能否檢出的主要因素。檢測時，應確保波束的方向與探頭方向一致。實踐經驗顯示，如被檢測容器的表面較為粗糙，當探頭與物體接觸后，極容易導致波束方向出現誤差，對缺陷檢測結果造成影響[2]。此外，如物體的體積較大，缺陷定位效果同樣會受到影響。因此，鍋爐壓力容器檢測前，有關人員應首先確保其表面光滑無污染。如上述因素無法在檢測前排除，則應將其納入到檢測結果的分析過程中。應充分考慮各因素對檢測結果準確性的影響，避免導致缺陷定位錯誤。

2.1.2 預防數據讀取偏差

超聲波數據的讀取是否存在誤差，一定程度上取決于儀器是否存在缺陷。為解決上述問題，缺陷檢測人員應在檢測前，及時對儀器進行調試及校準。如發現儀器本身存在故障，則應對其進行更換。導致數據出現偏差的直接原因，在于儀器水平線存在偏差。檢測人員需對該偏差進行預防，提高檢測結果的準確性。超聲波探傷時，探頭的實際軸線，應與其幾何中心軸線相互重疊。如不重疊，容易導致“雙峰”現象出現，進而導致工作人員無法對故障進行明確的定位。因此，缺陷檢測時，必須確保探頭無故障。

2.2 缺陷檢測干擾的預防

2.2.1 衰減的預防

超聲波探傷技術應用過程中，工作人員需利用耦合劑，對容器進行涂抹。在此過程中，耦合劑的涂抹厚度，是決定其超聲波阻抗能力的主要因素。如待檢測的容器，具有表面粗糙的特征。即使涂抹耦合劑，檢測效果同樣會出現較大的誤差。此外，檢測儀器的耦合狀態，以及物體的耦合狀態，同樣會對缺陷定位的準確度造成影響。必須保證兩者一致，或保證差異在允許的范圍內，方可使缺陷的定位精度得以提升。

2.2.2 性能干擾的預防

超聲波探傷儀器，具有精度高、復雜度強的特征。如儀器本身性能出現異常，缺陷檢測結果必然出現異常。以折射角為例：容器缺陷檢測時，超聲波探頭需與容器直接接觸。長期使用的過程中，探頭較容易出現斜楔，致使磨損問題發生。根據磨損位置的不同，探頭所探測到的折射角同樣不同。通常情況下，探頭的磨損情況，與擴散角之間呈顯著正相關。擴散角越小，探頭指向性越強，探測結果的準確度越高。可見，預防探頭磨損較為重要。

2.3 超聲波探傷技術的應用實例

本部分以鍋爐壓力容器鋼板“焊縫”為例，闡述了技術的應用方法：

2.3.1 曲線的繪制

鍋爐壓力容器鋼板“焊縫”檢驗所參考的曲線，以“距離-波幅”曲線為主。可采用對比法，得到測量結果。根據缺陷類型的不同，焊縫的級別同樣不同。通常情況下，如裂縫以縱向為主，板厚處于4--50mm之間。當為縱向缺陷時，波幅應為6dB。如為橫向，則缺陷的波幅等級，應為10dB。檢測時，檢測人員應首先涂抹耦合劑，并將探頭置于待檢測容器之上。由此得到“距離-波幅”曲線，以及信號的傳播曲線。通過對曲線的觀察，便可達到評定缺陷的目的。

2.3.2 缺陷的評定

缺陷評定的要點，在于對其長度進行判定。判定時，如最大反射波幅處于“定量線”與“判廢線”之間的區域。則<10mm的缺陷，均應記為5mm。如某容器存在兩處缺陷，兩者間距處于8mm之內。則需將兩個缺陷的長度相加，以總和為最終的缺陷長度。如兩者的間距>8mm，則應分別給予記錄。采用上述方法判定缺陷，能夠有效提高判定結果的準確性。且能夠有效預防評級錯誤，提高鍋爐壓力容器缺陷的檢出率，使缺陷得到及時的彌補。

2.3.3 結果的判別

當得到缺陷的長度指標后，需對其危險性進行判別。危險性較大者（如：裂紋），應重點給予處理。如危險性較小，則應繼續對其波幅進行觀察。根據觀察結果，判斷是否對裂縫予以返修。鍋爐壓力容器的缺陷等級，共包括三級。容器板材的厚度，則分為4--50mm、4--100mm以及4--300mm三大等級。有關領域需根據板材的厚度、缺陷的等級，分別擬定缺陷的修復方案。確保檢測出的缺陷，能夠被及時彌補，避免對化工等行業的運行安全性造成影響。

結論：綜上所述，在確定波束方向的基礎上，預防數據讀取誤差，能夠有效提高超聲波探傷數據定位的準確性。檢測過程中，積極預防衰減與性能干擾，則能夠有效減小結果的誤差。可見，超聲波探傷技術的應用，對鍋爐壓力容器缺陷檢出率的提高，具有重要意義。化工及電力領域可考慮大力引進該技術，對容器的缺陷進行檢測。提高容器使用的安全性，達到減少故障的目的。

參考文獻

[1]季承璽，陶蘭蘭.試論鍋爐壓力容器檢驗中無損檢驗技術的運用[J].化工管理，2018，25（22）：134-135.

[2]呂安明.模具鋼4Cr5MoSiV1超聲探傷缺陷的分析和工藝改進[J].特殊鋼，2018，39（04）：66-69.