關于壓力容器超聲波探傷檢測的技術問題探討

王雪剛 潘銀 郭海兵

摘 要 近年來，先進的科學技術已逐步應用到各個行業及各個領域。超聲波探傷檢測技術是無損壓力容器的檢測方法重要組成部分。在壓力容器超聲波探傷檢測技術的開發中扮演著最重要的角色。它提供了一種全新有效的方法來評估固體材料的微觀結構和其相關的力學性能，是檢測它們微觀以及宏觀不連續性的用方法。超聲波能量探傷可廣泛利用在鍋爐設備和壓力容器制造的各個領域實踐中。在大規模制造和應用到其他相關領域時，超聲波探傷技術的最基本模式是顯示脈沖回波法在檢測缺陷時通過缺陷回波的輻值大小，來判斷缺陷是否應該判廢。本文對超聲波探傷技術在壓力容器中的應用進行一些總結，以供參考。

關鍵詞 壓力容器;超聲波;探傷檢測

隨著各種高新技術手段的發展和應用，作為核心技術的超聲檢測技術在壓力容器制造業的發展中起著至關重要的作用。它可以從固體材料的力學性能及微觀組織進行檢測，也可以通過其微觀和宏觀不連續性方法進行檢測。所產生的高頻信號可在早期利用模擬信號進行綜合分析。一般情況下，大多數測試設備只使用A掃描方式進行識別，還需要在經過專業的無損檢測人員對信號進行識別、匯總、分析才可以得出正確的結論。因此對檢測和分析人員的專業技術提出了更高的要求。實踐生產工作中，進行超聲波探傷操作時，對于裂縫、融合不足等缺陷，因角度選擇不同，從A型掃描回波來進行判定時發現并不是很大，可卻是在不可接受范圍之內的。所以我們必須要對回波波型進行準確的波形分析，還要進行模式的準確識別，以此提高對缺陷判定的準確性。另外通過對回波波型的具體分析，也可以區分出非缺陷波的回波，從而避免發生誤判情況給生產帶來不必要的損失。

1超聲波探傷技術檢測在壓力容器中的應用

鍋爐和壓力容器在不同程度上都會出現裂紋等缺陷問題，一些可以發現，還有一些隱藏較深。研究斷裂結構力學可以發現，具有尖銳邊緣的平面缺陷是最潛在的危險。同時，在缺陷整個壁厚上的總長度，缺陷與外表面之間的距離以及缺陷與其他缺陷之間的距離都是關鍵的重要尺寸，平行于工藝表面的裂紋長度卻是次要的。產品中的判損件大部分是由工件本身產生的裂紋發生擴展引起的，由裂紋擴展造成的破壞事故總數也占有很高的比例，因此，對裂紋的檢測和監控，確保產品質量，顯得尤為重要。

目前常用的無損檢測方法有：磁粉探傷、滲透探傷、超聲波技術探傷及射線探傷等多種技術方法。磁粉、滲透等探傷方法是針對被測物體表面及近表面缺陷的探測，而超聲波和射線探傷則是針對被測物體內部缺陷的探測。在對于缺陷方面來講，射線探傷主要檢測體積性缺陷，這些明顯的缺陷對射線比較敏感。而裂紋等區域的各種缺陷對超聲波原理更敏感。在金屬材料的探傷中，超聲波的優點是顯而易見的[1]。

2影響缺陷定位定量的因素

目前，A型脈沖信號反射式超聲檢測技術可以根據缺陷回波在計算機顯示器上反映出所在位置和總高度，對被檢測工件加工過程中出現的缺陷大小、位置、形狀和尺寸進行評價。然而影響各種缺陷波位置和實際高度的因素很多，通過進一步了解影響因素，對提高缺陷的定位精度非常有益。

2.1 影響缺陷定位的主要因素

（1） 儀器的影響。測試儀器的水平標準線會影響到設備使用時的穩定性，當水平線設置參數不佳時，缺陷的定位就會有較大的誤差。儀器使用時基線比例根據水平線刻度來調節，當儀器水平刻度不準時，標記缺陷位置的誤差就會變大[2]。因此要及時對檢測儀器進行調校測試。如果發現儀器在使用時存在誤差，就需要重新對參數進行調整，以此減小誤差。

（2）工件的影響。容器表面的粗糙程度也會影響設備的檢測，當設備和容器接觸面過于粗糙，就會導致耦合不良，影響儀器對于缺陷位置的定位。具體情況可以從聲束以及內應力兩個層面進行分析。其一是當點與線接觸不良，即工作人員操作不當時，探頭所發射的聲束的折射角發生變化，從而影響設備工作。其二是因為探頭斜楔磨成曲面，探頭和容器曲面接觸，影響儀器聲束折射角和形狀，從而對定位造成誤差。

（3） 操作人員的影響。操作人員的影響是較為復雜且難以預料的，設備工作過程中工作人員難免會造成一定的誤差，但其誤差大多都是在可接受范圍之內。就其具體分析，其影響精度的原因大多是因為工作人員在操作時一起的時基線比例發生變化，影響缺陷定位精度。抑或是因為工作人員在調節相對應的參數時K值輸入錯誤，導致入射角偏大或者偏小。

2.2 影響缺陷定量的因素

（1） 儀器及探頭性能的影響。檢測儀器和探頭的質量對缺陷定量的準確度有很大的影響。儀器的垂直線性、衰減器精度、頻率、探頭形式、晶片尺寸、折射角大小等都直接影響回波高度，因此，在探傷時，除了要選擇垂直線性好、衰減器精度高的儀器外，還要注意頻率、探頭形式、晶片尺寸和折射角的選擇。

（2） 耦合與衰減的影響。在超聲波探傷的具體實踐中，耦合劑的聲阻一直對定位容器缺陷位置有著較大影響。此外當探頭與試塊在與探傷工件表面耦合程度變化的情況下，操作人員若沒有相關的數據補償，常常會造成較大的誤差。就以上問題而言，在進行相關工作室，工作人員應該注意耦合劑的使用以及相關數據的補償，以此來減小誤差。

（3） 試件幾何形狀和尺寸的影響。試件探測面幾何形狀的不同，也會對相關的測量精度造成一定的影響。當形狀和大小不同時，設備產生的回波高度也是不同的。如果是在凸面的情況下反射波成發散式，回播將輕度下降，反之亦然。當測量物體屬于圓柱體時，外圓徑入射點的選擇同樣對精度有一定的影響，其工作人員要注意探頭和試件表面的耦合程度，對參數進行調整。除此之外，工作人員也應注意物體表面的潔凈程度，避免存在水漬和油漬的情況。

3結束語

壓力容器超聲波探傷檢測技術，可有效避免容器在使用過程中的安全風險，能快速確定壓力容器是否存在缺陷，提高容器使用的安全性。但工作人員應當注意在檢測過程中可能存在的一些問題，確保安全、準確的檢測壓力容器具體的優良程度，同時還要總結相關經驗，促進相關技術的進步和發展。

參考文獻

[1] 李德斌.超聲波探傷技術在金屬內襯壓力容器檢測中的應用研究[J].科技創新導報，2019，16（21）：16，18.

[2] 陳誠，喬業程.超聲波探傷技術在金屬內襯壓力容器檢測中的應用研究[J].世界有色金屬，2019，（2）：200-201.