壓力容器定期檢驗中超聲檢測方法的組合應用

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與射線檢測等其他檢測方法一樣，應用于壓力容器定期檢驗中的超聲檢測，主要被用于檢測壓力容器中的缺陷，從而使得工作人員能夠及時采取相關行之有效的對策進行處理，避免因缺陷的持續(xù)擴大而導致更為嚴重的安全事故。可見在壓力容器定期檢驗當中，超聲檢測發(fā)揮著至關重要的作用。因此本文將從簡單介紹超聲檢測及其應用優(yōu)勢入手，結合實際應用案例探究超聲檢測在壓力容器定期檢驗中的應用。

1 超聲檢測的簡要概述

1.1 具體內(nèi)涵

作為一種無損檢測方法，超聲檢測是在壓力容器定期檢驗當中比較常使用的一種檢測方法，其通過利用超聲波和壓力容器的相互作用，在保障檢測對象完整的前提之下，利用反射、透射以及散射波從宏觀角度上全面檢測和測量壓力容器的缺陷以及結合特征、組織結構、應用性能等，從而對壓力容器的實際使用情況、質量缺陷等進行全方位地檢查。超聲檢測的能力范圍很廣，主要集中在以下幾個方面。①能檢測出原材料（板材、復合板材、管材、鍛件等）和零部件中存在的缺陷；②能檢測出焊接接頭內(nèi)存在的缺陷，面狀缺陷檢出率較高；③超聲波穿透能力強，可用于厚度大于100mm以上的原材料和焊接接頭的檢測；④能確定缺陷的位置和相對尺寸。

1.2 壓力容器超聲檢測技術應用優(yōu)勢

壓力容器檢測的方法當中，無損檢測是比較關鍵的檢測技術，其檢測技術的種類也比較多樣化，結合壓力容器的實際檢測工作的需要，采用超聲檢測技術是比較有效的。超聲檢測技術的應用對工件以及材料不會造成損壞，通過聲音以及光等特性對壓力容器構件的表面以及內(nèi)部性質進行實施檢測，通過超聲檢測技術的應用就能有助于提高檢測的效率。超聲檢測技術的應用需要和破壞性檢測技術進行結合，結合檢測的目的以及設備工況來進行選擇無損檢測實施時間以及方法。超聲檢測技術的應用能有效降低成本，對壓力容器的檢測中避免了損壞，檢測的質量也能得到有效保障。在對超聲檢測技術的應用下，能及時發(fā)現(xiàn)缺陷，從而有效指導工藝改進[1]。

2 超聲檢測方法的介紹

超聲檢測方法分類方式有多種。按原理分類，可分為脈沖反射法、衍射時差法、穿透法和共振法；按顯示方式分類，可分為A型顯示和超聲成像顯示（細分為B、C、D、S、P 型顯示）；按波形分類可分為橫波法、縱波法、表面波法、爬波法和板波法等。每個具體的檢測方法都是不同分類方式的組合，每種檢測方法都有其優(yōu)點和局限性，根據(jù)檢測對象的特性選擇不同的檢測方法，或者利用兩種以上方法的組合應用，來實現(xiàn)優(yōu)勢互補。超聲檢測方法很多，應用比較多的有脈沖反射式超聲波檢測方法、衍射時差法超聲檢測、超聲相控陣檢測技術等。各種檢測方法都有優(yōu)缺點。脈沖反射式超聲檢測方法無法直觀地顯示缺陷的位置和記錄缺陷，其檢測結果受人為因素的影響較大，大多時候對缺陷的危害性判斷需要非常豐富的檢測經(jīng)驗。但是這種方法的檢測效率很高，檢測成本較低，檢測盲區(qū)較小。衍射時差法超聲檢測技術的局限性在于檢測面和底面存在較大的盲區(qū)，對橫向缺陷的檢測不可靠。這種不可靠的產(chǎn)生主要是由于橫向條形缺陷或面狀缺陷在衍射時差法超聲檢測非平行掃查圖像中的顯示很容易被誤判為點狀缺陷。當然衍射時差法超聲檢測有其獨特的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在檢測結果可以形成圖像記錄并保存、檢測靈敏度高、對缺陷高度和深度的測量精度高[2]。

3 超聲檢測在壓力容器定期檢驗中的實際應用

3.1 選取等級

根據(jù)具體的檢測情況需要選用不同技術等級的超聲檢測，一般情況下如果被檢測對象的厚度在6mm 到40mm 之間即可使用A級超聲檢測，而如果被檢測對象的厚度在6mm 到2m 之間，則需要使用B級超聲檢測，重點對被檢測對象的橫向缺陷進行全面檢測。而如果被檢測對象的厚度超過6mm 到5m 的范圍，則需要使用C級超聲檢測，通過磨平焊縫余高后增加直探頭，對其進行橫向檢測。在本次檢測當中因貯液器為III 類壓力容器，同時其設計壓力為2MPa，因此選用B 級超聲檢測法即可。

3.2 探頭的選擇

特種設備焊縫一般晶粒較細，且超聲波各向同性。因此，檢測波形一般為橫波，頻率為2.5-5MHz。一般斜探頭K 值根據(jù)母材的板厚來選取。板厚較薄的采用較大K 值，以避免近場區(qū)檢測，提高定位、定量精度。板厚較厚選用較小K 值，以便縮短聲程、減小衰減、提高檢測靈敏度，還可以減小探頭移動區(qū)、減小打磨寬度。經(jīng)實際測量，焊縫寬度為20mm，依據(jù)《承壓設備無損檢測第3 部分超聲檢測》（NB/T47013.3-2015）的要求,此次選取探頭型號為2.5P13x13K2。

3.2 選擇靈敏度與掃查方法

壓力容器超聲檢測技術的實際應用當中，就要充分注重方法的科學性，對不同的部位進行檢測操作的要求也會有著不同，其中壓力容器板材超聲檢測的過程中，由于板材是壓力容器的殼體，所以厚度在0.6-25 厘米，多數(shù)的壓力容器鋼板厚度為0.8-4 厘米，制作過程是通過超聲局部水浸法進行檢測，通過接觸法實施復驗。在發(fā)現(xiàn)測厚異常的時候，出現(xiàn)鼓包的情況就要做好相應的工作。厚度小于0.6 厘米的薄板實施超聲波檢測的時候，通過單晶直探頭方法實施檢測其板厚就會存在盲區(qū)中，缺陷不容易判定，所以通過蘭姆波探傷就能起到良好的應用作用。而對于厚度在0.6-2 厘米鋼板進行超聲波探傷的時候，通過雙晶直探頭加以科學操作比較方便，其頻率設置在2MHz 就有著良好應用效果，晶片面積不能小于150mm2。通過CBI 標準試塊將探傷的靈敏度要調(diào)整好，保障探傷的整體效果。在對于鋼板的厚度大于2 厘米的壓力容器超聲檢測過程中，就要通過2.5MHz（板厚＜40mm）或5MHz（板厚＜250mm）的單晶直探頭（圓晶片直徑為Φ14mm-25mm）。通過不同的厚度的鋼板進行超聲波檢測的操作方法上也會有著不同。再如對復合板的檢測過程中，就需要在掃查的方式方面加強控制，沿鋼板寬度方向進行掃查，間隔在5 厘米平行線掃查。

3.3 評定和處理缺陷

在定期檢驗壓力容器的過程中使用超聲檢測時，工作人員需要認真記錄所有超過評定線的信號，并利用檢測設備對缺陷的位置以及具體特性等進行精確計算，由此判斷壓力容器中的潛藏缺陷，譬如說出現(xiàn)裂紋、熔合程度不夠等等。而如果能夠大致鎖定壓力容器的缺陷類型與特征，則可以通過適當變化K值并增加檢測面的方式，對動態(tài)波形進行實時觀察以提高評定的精確性。但如果在判斷波形過程中出現(xiàn)阻礙或困難，則可以配合使用包括射線檢測等其他方法完成缺陷判定，最后需要依照相關標準要求根據(jù)超聲檢測得到的缺陷類型對其進行質量分級。此時工作人員需要及時將缺陷類型、等級以及位置、尺寸等信息進行上報，使得缺陷得到及時處理，從而有效保障壓力容器的正常使用[3]。

4 壓力容器制造過程中應用無損檢測技術的注意事項

首先，應適當將破壞性檢測與無損檢測相結合，二者各有長處，應取長補短。雖然無損檢測有保證壓力容器使用安全性、優(yōu)化升級壓力容器制造工藝、避免資源浪費等方面的優(yōu)點，可以保證壓力容器的內(nèi)部結構的完整，但無損檢測也由此而產(chǎn)生一定的局限性，影響檢測結果的全面。因此，在對壓力容器進行檢測時我們可以適當加強破壞性檢測與無損檢測的有效結合，提升檢測結果的科學性與準確性。其次，應當合理制定檢測方案選擇最優(yōu)檢測方法，避免發(fā)生人為因素引發(fā)的質量問題，減少彌補缺陷所帶來的資源、時間和人力物力的浪費，增加檢測方案的可行性和合理性，充分發(fā)揮檢測方法的優(yōu)勢，提升結果的準確度。

5 結語

總而言之，超聲檢測因其具有較高的缺陷檢出率，同時可以準確鎖定缺陷的具體位置以及相關尺寸等，因此也被廣泛運用在壓力容器的定期檢驗當中。本文通過結合具體檢測案例，對超聲檢測在壓力容器定期檢驗中的實際應用進行分析研究，證實了超聲檢測確實能夠有效檢驗出壓力容器的缺陷。而隨著科學的不斷發(fā)展，未來超聲檢測技術也將得到不斷完善，進而可以更好地為定期檢驗壓力容器提供相應幫助。