超聲無損檢測(cè)在承壓類設(shè)備檢測(cè)中的應(yīng)用

摘要：無損檢測(cè)技術(shù)因其具有對(duì)檢測(cè)對(duì)象無損傷，檢測(cè)范圍廣、深度大，對(duì)人體無害，定位準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，近年來在航空航天、電子、化工等許多重要領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。文章重點(diǎn)探討了超聲無損檢測(cè)技術(shù)在承壓類特種設(shè)備（鍋爐、壓力容器、壓力管道）檢測(cè)中的應(yīng)用，并分析了存在的問題及其發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：承壓類特種設(shè)備；無損檢測(cè)；超聲無損檢測(cè)技術(shù)；焊縫檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TG115 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）03-0081-02

一、相關(guān)概念

所謂特種設(shè)備即那些與生命安全密切相關(guān)，具有較大危險(xiǎn)性的設(shè)施，例如起重機(jī)械、鍋爐、各種壓力容器、電梯、大型游樂設(shè)施、壓力管道等。其中承壓類特種設(shè)備主要是指鍋爐、壓力容器和壓力管道三

大類。

無損檢測(cè)技術(shù)（NON-Destructive Testing，簡稱NDT），又稱非破壞檢查技術(shù)或非破壞性檢測(cè)，是利用物質(zhì)中因有缺陷或組織結(jié)構(gòu)上的差異存在而會(huì)使其某些物理性質(zhì)的物理量發(fā)生變化的現(xiàn)象，以不使被檢查物使用性能及形態(tài)受到損傷為前提，通過一定的檢測(cè)手段來檢測(cè)或測(cè)量、顯示和評(píng)估這些變化，從而了解和評(píng)價(jià)材料、產(chǎn)品、設(shè)備構(gòu)件直至生物等的性質(zhì)、狀態(tài)或內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。生動(dòng)地講，在我們?nèi)粘Ｉ钪?，中醫(yī)用診脈的方式為病人判斷病情，顧客用手拍擊西瓜判斷其是否成熟，這便是最簡單的“無損檢測(cè)”。無損檢測(cè)技術(shù)最突出的特點(diǎn)是“無損傷”，它是一門新興的綜合性技術(shù)，近年來在電子、化工航天航空、船舶、特種設(shè)備檢測(cè)等領(lǐng)域均得到了廣泛

應(yīng)用。

工業(yè)上較常用的無損檢測(cè)方法主要有五種：超聲檢測(cè)、滲透檢測(cè)、射線探傷、渦流檢測(cè)、磁粉檢測(cè)。其中超聲無損檢測(cè)是利用反射器和接收器等電子儀器提取超聲信息，然后進(jìn)行分析和推斷。超聲檢測(cè)技術(shù)具有適用范圍廣，檢測(cè)深度大，方便快捷，對(duì)人體無害，成本低等許多優(yōu)點(diǎn)，但因其是先提取后分析，所以檢測(cè)結(jié)果具有間接性和統(tǒng)計(jì)性，即檢出結(jié)果存在重復(fù)率、漏檢率等問題。

二、超聲無損檢測(cè)技術(shù)在承壓類特種設(shè)備焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用

超聲無損檢測(cè)技術(shù)的工作原理，是將超聲波應(yīng)用于薄到厚、由表及里的缺陷信息采集，檢查焊縫內(nèi)部質(zhì)量，若測(cè)得壁厚小于容器最小壁厚時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行強(qiáng)度校核，提出降壓使用或修理措施。超聲無損檢測(cè)對(duì)缺陷定量評(píng)價(jià)迅速，現(xiàn)場(chǎng)檢查容易、解析方便、自動(dòng)化程度高，這一技術(shù)成為目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛、使用頻率最高且發(fā)展較快的一種無損檢測(cè)技術(shù)。超聲檢測(cè)適用于板材、復(fù)合板材、碳鋼和低合金鋼鍛件、管材、棒材、奧氏體不銹鋼鍛件等鍋爐、壓力容器及壓力管道原材料和零部件的檢測(cè)；也適用于鍋爐、壓力容器及壓力管道對(duì)接焊縫、T型焊縫、角焊縫以及堆焊層等的檢測(cè)。本文僅以焊縫檢測(cè)為例進(jìn)行分析。

（一）超聲檢測(cè)的一般過程

超聲檢測(cè)一般分六個(gè)步驟進(jìn)行：

1．準(zhǔn)備階段。按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定來選擇檢測(cè)時(shí)機(jī)；確保檢測(cè)面的被檢部分能得到充分檢查；去除影響超聲檢測(cè)效果的因素，如銹蝕，污物等。

2．檢查探頭，探頭的掃查覆蓋率應(yīng)大于探頭直徑15%，以盡可能地掃查到工件的整個(gè)被查區(qū)域。

3．探頭的掃查速度應(yīng)保持在150mm/s以內(nèi)，但如果采用自動(dòng)報(bào)警裝置則省去這一環(huán)節(jié)的工作。

4．對(duì)靈敏度進(jìn)行掃查，應(yīng)不得低于基準(zhǔn)靈敏度。

5．選用機(jī)油、甘油等透生性好且安全的耦合劑。

6．靈敏度補(bǔ)償。

（二）掃查探測(cè)和缺陷判別

一般采用鋸齒型掃查方式在焊縫的兩側(cè)進(jìn)行掃查，掃查齒距應(yīng)小于晶片寬度的1/2。如有缺陷回波顯示則前后左右進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)繞缺陷對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確定位、定量和定性。利用二次波對(duì)焊縫上部缺陷進(jìn)行探測(cè)，利用一次波和三次波對(duì)焊縫下部缺陷進(jìn)行探測(cè)。

缺陷位置的判定：

若壁厚小于15毫米，以缺陷的水平距離的位置判別缺陷。見表1：

2．若壁厚大于15毫米，按照常規(guī)的中厚板對(duì)接焊縫探傷方法進(jìn)行缺陷判定。如下：

如果L≤LF≤L+a/2，則缺陷在靠近探頭側(cè)，如果L+a/2≤LF≤L+a，則在遠(yuǎn)離探頭側(cè)的焊縫中。如果LF≤L或者LF≥L+a，則缺陷沒有在焊縫中，而可能是熱影響區(qū)的裂紋。其中：L是入射點(diǎn)到焊縫邊緣的距離；LF是缺陷的長度；a表示焊縫的寬度。

在檢測(cè)過程中應(yīng)注意的問題有：（1）為了減少厚度小于8mm的薄壁的幾何形狀對(duì)超聲波的影響，提高檢測(cè)準(zhǔn)確率，要求探頭前沿距離小，k值適當(dāng)取大。（2）對(duì)于薄壁管，盡量選用高頻大k值短前沿小徑管探頭，有利于減少探測(cè)時(shí)上下管壁的幾何反射波，有利于提高超聲波的指向性。（3）采用單面雙側(cè)一、二次波和三次波。這樣是為了更有效地發(fā)現(xiàn)和檢出缺陷。

三、承壓類特種設(shè)備超聲無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用存在的問題及發(fā)展前景

如何提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性，更加精確地分析檢測(cè)的可能性，這是超聲檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用中存在的最主要的問題。超聲無損檢測(cè)技術(shù)在發(fā)展趨勢(shì)上包括以下幾個(gè)方面：

首先，計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越普遍。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)鍋爐等設(shè)備的要求也越來越高，因而對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)提出了更高精度，更高速度以及更高分辨率等要求，由于人工因素的諸多限制性，超聲檢測(cè)設(shè)備的自動(dòng)掛和儀器的計(jì)算機(jī)化就成為了主要發(fā)展方向。

其次，數(shù)字式和智能型超聲探傷儀融合到儀器中。近年來研發(fā)的計(jì)算機(jī)插板式超聲探傷儀，將探傷儀做成計(jì)算機(jī)插板，使通用的計(jì)算機(jī)成為超聲檢測(cè)儀器，提高性能價(jià)格比。目前所有的測(cè)量儀器均配備數(shù)字化功能，數(shù)字式儀器將超聲信號(hào)處理的研究成果融合到儀器中，例如應(yīng)用缺陷模式識(shí)別、模糊聚類技術(shù)等，逐步使超聲檢測(cè)向?qū)崿F(xiàn)智能化邁進(jìn)。

再次，超聲成像技術(shù)的應(yīng)用。超聲成像檢測(cè)以超聲C掃描為主，同時(shí)還有B掃、P掃、準(zhǔn)三維現(xiàn)實(shí)。超聲成像通過圖像顯示檢測(cè)結(jié)果，直觀性好，檢測(cè)精度也高。成像方式有超聲綜合孔徑聚焦成像、振幅距離聚焦成像、超聲計(jì)算機(jī)層析成像等各種成像設(shè)備。手動(dòng)超聲成像檢測(cè)方法與技術(shù)由于有更大的機(jī)動(dòng)性和適用性，已經(jīng)日益受到重視。

最后，各種專業(yè)軟件的應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)軟件的不斷開發(fā)，超聲檢測(cè)系統(tǒng)融合了軟件的計(jì)算功能，正在朝著通用型和實(shí)用型的方向發(fā)展，計(jì)算速度和精度逐漸得到提高。

四、結(jié)語

總的來說，無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化，盡可能減少人為因素；在檢測(cè)時(shí)盡量不影響正常工作，減少輔助性工作；力求實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)和評(píng)價(jià)。超聲無損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在承壓類特種設(shè)備檢驗(yàn)中做出了突出貢獻(xiàn)，在工作實(shí)踐中我們應(yīng)不斷加強(qiáng)對(duì)檢驗(yàn)技術(shù)和方法的研究，不斷提高其應(yīng)用水平，促進(jìn)承壓類特種設(shè)備檢驗(yàn)工作的發(fā)展。

作者簡介：張金穎，男，江西萬載人，供職于宜春市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心，研究方向：無損檢測(cè)、承壓類特種設(shè)備。

（責(zé)任編輯：趙秀娟）