超聲檢測技術(shù)在壓力容器制作中的應(yīng)用分析

田潔東

摘要：隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化、信息化發(fā)展，國家對工業(yè)安全生產(chǎn)的要求也越來越高，壓力容器是一種最常見用于儲存流體的封閉設(shè)備，而超聲檢測技術(shù)是焊接質(zhì)量無損檢測常用技術(shù)之一，已經(jīng)被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中。超聲波檢測在壓力容器制作過程中是一種高效的檢測手段，具有穿透性好、檢測安全等特點，而分析壓力容器超聲檢測技術(shù)，將對我國工業(yè)安全生產(chǎn)檢測有較大的參考意義。

關(guān)鍵詞：壓力容器;超聲波檢測技術(shù);分析和應(yīng)用

引言

工業(yè)中的壓力容器主要包含一些氣體、液體等介質(zhì)的儲存罐、塔器等。生產(chǎn)壓力容器需要金屬板材、管材、棒材和鍛件等材料，但是由于在工業(yè)生產(chǎn)時用到的氣體材料和燃料比較復(fù)雜，所以對于壓力容器的要求也比較高，必須要具備能夠承受高溫、低溫、有毒、腐蝕、易燃、易爆等條件考驗，這也是根據(jù)盛放介質(zhì)的特點決定的，而對壓力容器的質(zhì)量檢測也將成為保證安全生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。筆者將通過本文，對壓力容器超聲檢測技術(shù)在壓力容器生產(chǎn)中的應(yīng)用進行分析和探討。

1.超聲檢測技術(shù)在壓力容器檢測中的應(yīng)用

1.1?對壓力容器板材的檢測

板材是構(gòu)成壓力容器外殼的材料，工業(yè)規(guī)定厚度控制在6mm-250mm，通常采用的厚度范圍是8mm-40mm。對不符合超聲波檢測要求的壓力容器板材，生產(chǎn)廠家應(yīng)根據(jù)容器制作技術(shù)要求，增加相應(yīng)的無損檢測工序，根據(jù)板材的厚度采用的檢測波的頻率也不同：檢測6mm-250mm板材的超聲波頻率在5MHZ左右，探頭規(guī)格為晶片面積大于150mm的雙晶直探頭;檢測厚度超過20mm的板材則采用2.5MHZ頻率的單晶直探頭[3]。

1.2?對鋼制壓力容器焊接縫的檢測

由于鋼制壓力容器的各個焊接點、焊接縫的分布不同，而焊接要求也有所差異，檢測人員在對瑕疵進行評估前需要根據(jù)部位的重要度和影響進行詳細分析，例如一些焊縫的位置比較關(guān)鍵，對容器的受力安全有影響，則需要針對焊縫的裂痕進行完整測試分析，并盡量使用一次波進行檢測，同時保證探頭前沿大小合適。

1.3?對球罐的超聲波檢測

球罐是一種常見的壓力容器，對球罐進行超聲波檢測的工藝參數(shù)為：①采用單探頭接觸檢測，其中探頭頻率為2.5MHz、K=2、晶片尺寸：13mm×13mm、前沿≤12mm。②采用CSK?Ⅱ?A?制作曲線（距離為一個波幅），確定其靈敏。③采用鋸齒形掃查，查出瑕疵，要進行全方位、轉(zhuǎn)角和環(huán)繞等掃查方式進行詳細掃查，并且注意檢測橫向缺陷。④通過超聲波檢測的焊接頭如果存在不允許的缺陷，要在接頭缺陷兩端兩倍延伸部位抽查，如依然發(fā)現(xiàn)缺陷存在，則要對所有的焊接頭進行詳細檢測。⑤返修處理的容器要執(zhí)行所有檢測工程。⑥所有超聲檢測的焊縫要按照J?B?/T4730?—?2005《壓力容器無損檢測》為檢測標(biāo)準(zhǔn)，即Ⅰ級是檢測合格;部分檢測的接頭合格標(biāo)準(zhǔn)不能低于Ⅱ級。

1.4?對金屬薄板的超聲波檢測

金屬薄板由于厚度不夠，超聲波檢測時會在邊界內(nèi)不停反射，形成包含橫波和縱波相結(jié)合的特殊波，即蘭姆波（Lamb?wave）。而檢測結(jié)果也要根據(jù)蘭姆波（Lamb?wave）進行分析，而蘭姆波在自由邊界的特征方程為：4LScos（PfdS/Cp）-（1+S2）2cos（PfdS/Cp）=0;非對稱型4LStan（PfdS/Cp）-（1+S2）tan（PfdS/Cp）=0，而式中：L?=?[1-（CP/CL）2]1/2?;S?=?[1-（CP/CS）2]1/2;

F—頻率（MHz）;d—板厚（mm）;C2—縱波速度（m/s）;CL—橫波速度（m/s）;CP—蘭姆波相速度（m/s）。需要滿足的檢測條件：①發(fā)射蘭姆波要純，且群速度要保證極大或者極小;②入射角度要合適，根據(jù)公式Cp=?CL/sina，其中CL—探頭斜楔材料的縱波聲速（m/s）;a—入射角（°）。③探傷儀滿足JB1834—《5A型脈沖反射式超聲波探傷儀技術(shù)條件》，同時有足夠的發(fā)射電壓（≥600V）;接收電路有3個中心頻率，與探頭頻率合適;合適的靈敏度調(diào)節(jié)（≥100dB），同時調(diào)節(jié)按鈕的最小調(diào)節(jié)量（<2dB）。④探頭要求：工作頻率與標(biāo)準(zhǔn)頻率的相差不大（≤5%），前沿盲區(qū)不大，聲波的入射軸線和標(biāo)準(zhǔn)探頭入射軸線夾角不大（≤±2°）。⑤參考薄板要求：Ⅰ.基本數(shù)據(jù)和檢測板材一樣，即材料、厚度、狀態(tài)等;表明光潔，切面平整，厚度均勻，板面最大厚度差不大（≤2%）;材料要求和被檢測金屬板的要求一致。

2.結(jié)語

近年，我國工業(yè)水平的不斷提高，高溫、高壓承壓容器大量增加，作為危險較大的特種設(shè)備，在壓力容器制作過程中和使用中的無損檢查顯得尤為重要，相比較射線檢測和聲發(fā)射檢測，便攜式超聲檢測具有成本低，速度快，設(shè)備簡單的優(yōu)點。但是超聲波檢測的應(yīng)用，受限于檢測人員經(jīng)驗的限制，如何在實際檢測中總結(jié)經(jīng)驗，制定檢測評定特點顯得尤為重要。隨著檢測設(shè)備的不斷更新，無損檢測人員刻苦的鉆研，從而促進在壓力容器的超聲波檢測中，減低壓力容器的檢測難度，讓檢測范圍更加全面，為我國工業(yè)安全生產(chǎn)提供保障。在無損檢測領(lǐng)域，隨著科技不斷創(chuàng)新，工業(yè)不斷發(fā)展，超聲波檢測技術(shù)在未來將會朝著更加智能、自適應(yīng)的方向發(fā)展！

參考文獻：

[1]張偉.壓力容器超聲檢測技術(shù)的應(yīng)用[J].電子測試，2013.06（12）：97-98.

[2]宋文華.淺談壓力容器超聲檢測技術(shù)應(yīng)用[J].科技專論，2014.07（279）：303.

[3]衛(wèi)芳玲.壓力容器超聲檢測技術(shù)與應(yīng)用探究[J].企業(yè)改革與管理，2014.08：121.