數字超聲波探傷掃描技術在鍋爐檢測中的應用

趙寶會

（山西興能發電有限責任公司，山西 太原 030206）

鍋爐屬于重要生產設備，鍋爐壓力容器屬于保障鍋爐運行價值的重要結構，特別是石油化工、能源生產以及軍工科研等行業中，鍋爐的應用價值顯著，同時，對于檢測技術的依賴性也比較高。鍋爐壓力容器因為在使用方面的條件特殊，要求較高，導致使用期間發生故障的可能性較高，爆炸、燃燒等現象的發生率相對于其他設備而言要高出許多，同時發生事故后所能夠導致的危害程度也更加突出。對此，探討數字超聲波探傷掃描技術在鍋爐檢測中的應用具備顯著實際意義。

1 數字超聲波探傷掃描技術的原理

數字超聲波探傷掃描技術是一種借助超聲波測量厚度實現鋼板厚度的檢測技術，其原理主要是將耦合劑將超聲波探頭固定在鋼板的表面上，并借助探頭發射出相應的超聲波脈沖，其中一部分的超聲波脈沖會被鋼板的表面反射回來，另一部分超聲波可以通過鋼板達到罐底表面后反射回來，探頭借助接收器實現對回波的記錄，分析往返的時間并按照波長、頻率以及速度等計算出鋼板的具體厚度以及是否存在缺陷的問題。數字超聲波探傷掃描技術的應用具備極高的精度，檢測過程中需要將耦合劑與被檢測的鍋爐直接接觸，但是需要鍋爐的表面平整度較高，可以完全覆蓋鍋爐的底部，其檢測的效率相對較高。除此之外，數字超聲波探傷掃描技術不僅可以實現對鍋爐的點位抽查，同時還可以實現均勻腐蝕的問題檢測，整體檢測效果突出。

數字超聲波探傷掃描技術的基礎特征在于無損檢測，這也是最為突出的優勢。隨著計算機技術的持續性發展，這一項檢測技術也在不斷地創新，檢測的效果隨之提升。在數字超聲波探傷掃描技術應用中，計算機屬于重要設備，其功能在于分析信號，與傳統的模擬超聲波探傷儀相比，數字超聲波探傷掃描技術可以更加全面地分析信號，同時完成預定的自動化探傷工作。數字信號的處理屬于一個相對復雜的工作過程，目前來看，數字超聲波探傷掃描技術的處理主要涉及下列流程：（1）噪音去除。在信號獲取時及時去除掉信號當中的噪音。（2）再處理。這一次信號處理主要是按照去除噪音后的信號，在操作過程中涉及增益控制、衰減補償、信號包絡、FFT 分析以及圖像顯示等。（3）信號傳遞。在超聲信號接收大部分后，便可以通過AD 模數轉換器將數字信號傳輸給電腦。（4）信號處理。借助所獲取的超聲波信號，通過計算機途徑進行處理，并將信號當中的時間、位置等信息表現出來，并獲得最終的掃描結果。（5）參數和波形處理。這一過程中主要是按照數據掃描的結果進行處理?？梢詫⒔Y果波形和圖形展現在屏幕上，同時提供打印功能。波形與圖形中可以直接發現異常的結構點，從而實現針對性的鑒別。

2 數字超聲波探傷掃描技術的類型

數字超聲波探傷掃描技術在具體操作中可以根據不同的超聲波進行掃描技術的劃分為：（1）A 型差搜恒博探傷掃描技術。這一種超聲波探傷掃描技術的回聲可以顯示出幅度調整在陰極射線管的熒光屏上，能夠以橫向坐標的方式表現出被探測的物體深度，同時在縱坐標中顯示出回波脈沖的幅值。能夠通過換能器定點化的發射所獲得的回波，并在相應位置上測量獲得工件的厚度、缺陷，能夠及時發現工件當中所存在的缺陷。按照回波的其他特征，例如，撥付與渡密度，能夠實現對部分缺陷的定性判斷，這一種波形能夠直接體現局部的回波信息，但是不能獲取工件的解剖圖形，在操作方面操作人員的主觀性影響比較大。（2）B 型超聲波探傷掃描件技術。B 型超聲波探傷的成像方式以輝度調制為主，在圖像顯示方面是以工件的二維超聲斷層面為主，B 型超聲波攤上技術應用輝度調制的方式可以顯示出深度方向所有界面的反射回波，但是探頭中所發射出的超聲聲束在水平方向上能夠以非?？斓碾娮臃绞綊呙?，并逐漸對不同位置的深度方向提供反射波，在掃描完成后可以獲得衣服關于聲束的二維超聲單層圖像。（3）D 型數字超聲波探傷掃描技術。并D 型超聲波探傷掃描技術和B 型超聲波探傷掃描技術基本相似，其主要差異在于D 型超聲波攤上技術的應用面以側面圖為主，B 型則是以主視圖為主，D 型超聲波探傷的深度方向會涉及到所有的截面反射波，和探頭的發射超聲束在垂直方向上可以實現電子掃描，在逐次獲得不同位置截面的反射回度后，可以獲得衣服超聲聲束的掃描方向決定垂直平面的二維超聲斷層圖像。（4）C 型超聲波探傷技術。C 型超聲波探傷技術的主要特征在于應用多元線陣的探頭發現縱橫方向的全面掃描，也就是在水平方向應用與B 型相同的電子掃描方式，在相對方向上采用機械性進行探頭的位置調整，如果要想得到某一個探測深度的聲像圖，便可以在接收回路中相應距離設置開關，并借助控制開關的實踐實現信號的接收。除了上述的集中超聲波探傷技術以外，還有Tofd 數字超聲波探傷技術與相控陣數據超聲波探傷掃描技術，前者是借助翹聲脈沖征象散射的方式獲得信號并實現對結構的缺陷判斷，后者則是借助相控陣技術，對所有探頭震元提供激勵脈沖，并合成波束的圖像。

3 數字超聲波探傷掃描技術在鍋爐檢測中的具體應用

鍋爐檢測的內容相對比較復雜，其中涉及氣孔、夾渣、未焊頭以及未熔合、裂紋等異常情況，其中所涉及的參照檢測執行標準應當以承壓設備的無損檢測標準為主。數字超聲波探傷掃描技術的應用會涉及鍋爐的制造、現場組裝以及后期的維護檢查等多個環節，所能夠發揮的作用則是保障鍋爐的正常運行。檢測操作期間會涉及鍋爐的原材料、焊縫質量等指標。在檢測期間需要注重探傷比例、擴探的要求以及合格的級別等規定與標準，在保障探測質量和數量。另外，還需要按照結構的材料具體情況明確檢測的具體時機與基礎要求，然后再開展檢測工作。例如，對于碳素結構鋼的檢測工作應當是在焊縫冷卻到環境溫度后再進行檢測，對于低合金結構鋼則無明確的溫度要求，只需要在焊接完成一天后便可以進行探傷檢測。在母材的厚度、接頭的形式以及坡口的形式等方面屬于主要的缺陷發生部位，在操作前的準備工作非常重要，檢測所需要的標準試塊規格應當符合標準，同時在檢測儀器的綜合性能達到標準要求的同時，針對地面板區縣實行校準后才可以進行測量，從而保障探傷結果的準確性。

在具體操作步驟方面：（1）對探測面實行修整。探測面的修整主要指標以焊接縫和光潔度兩個方面，一般情況下光潔度應當高于4，接縫與焊縫的探傷面的修正寬度應當在2kt ＋50mm 以上。（2）采用優質的耦合劑。耦合劑的選擇是保障檢測工作質量的關鍵性因素，粘合的質量、流動性以及附著力屬于黏合劑的主要分析指標，這也是保障后續鍋爐使用質量的重要基礎。（3）調整探測期間的相關指標。其中涉及到掃描的速度以及探測的方向。掃描的厚度明確依據在于板材的厚度，探測的方向則需要按照母材的厚度進行調整。（4）在探測損傷期間需要劃分為精、粗兩種探傷，在初步確定存在缺陷以及具體的缺陷位置后，采用粗探傷的方式對缺陷的情況進行詳細的分析和明確，并在最終做好全面性的記錄、綜合性分析探測的結果。

數字超聲波探傷掃描技術在鍋爐檢測應用中的價值較高，探傷儀可以將反射波顯示出來，頻率會直接決定探測的質量，頻率越高則方向性越好，在應用中靈敏度較高、周期短、成本低、靈活性突出以及效率較高，不會對操作人員、鍋爐形成負面影響。但是在使用范圍方面存在一定的局限性，特別是對于工作面平滑度非常高時，檢測的難度較高，對于操作人員的技術水平要求也比較高。

4 結語

綜上所述，在數字超聲波探傷掃描技術的實踐性應用過程中，仍然存在許多的問題有待解決，這些問題必然會對檢測的質量形成直接影響。在今后，需要不斷地改進和強化數字超聲波探傷掃描技術的研究，強化實踐性應用效益，及時解決檢測期間所存在的各種問題，提升鍋爐檢測技術水平，從而保障鍋爐應用效益，推動企業組織長遠發展。