數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)在鍋爐檢測(cè)中的應(yīng)用

趙寶會(huì)

（山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 太原 030206）

鍋爐屬于重要生產(chǎn)設(shè)備，鍋爐壓力容器屬于保障鍋爐運(yùn)行價(jià)值的重要結(jié)構(gòu)，特別是石油化工、能源生產(chǎn)以及軍工科研等行業(yè)中，鍋爐的應(yīng)用價(jià)值顯著，同時(shí)，對(duì)于檢測(cè)技術(shù)的依賴性也比較高。鍋爐壓力容器因?yàn)樵谑褂梅矫娴臈l件特殊，要求較高，導(dǎo)致使用期間發(fā)生故障的可能性較高，爆炸、燃燒等現(xiàn)象的發(fā)生率相對(duì)于其他設(shè)備而言要高出許多，同時(shí)發(fā)生事故后所能夠?qū)е碌奈：Τ潭纫哺油怀?。?duì)此，探討數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)在鍋爐檢測(cè)中的應(yīng)用具備顯著實(shí)際意義。

1 數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)的原理

數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)是一種借助超聲波測(cè)量厚度實(shí)現(xiàn)鋼板厚度的檢測(cè)技術(shù)，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(fā)射出相應(yīng)的超聲波脈沖，其中一部分的超聲波脈沖會(huì)被鋼板的表面反射回來，另一部分超聲波可以通過鋼板達(dá)到罐底表面后反射回來，探頭借助接收器實(shí)現(xiàn)對(duì)回波的記錄，分析往返的時(shí)間并按照波長、頻率以及速度等計(jì)算出鋼板的具體厚度以及是否存在缺陷的問題。數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)的應(yīng)用具備極高的精度，檢測(cè)過程中需要將耦合劑與被檢測(cè)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(cè)的效率相對(duì)較高。除此之外，數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐的點(diǎn)位抽查，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)均勻腐蝕的問題檢測(cè)，整體檢測(cè)效果突出。

數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)的基礎(chǔ)特征在于無損檢測(cè)，這也是最為突出的優(yōu)勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的持續(xù)性發(fā)展，這一項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，檢測(cè)的效果隨之提升。在數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)屬于重要設(shè)備，其功能在于分析信號(hào)，與傳統(tǒng)的模擬超聲波探傷儀相比，數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)可以更加全面地分析信號(hào)，同時(shí)完成預(yù)定的自動(dòng)化探傷工作。數(shù)字信號(hào)的處理屬于一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的工作過程，目前來看，數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)的處理主要涉及下列流程：（1）噪音去除。在信號(hào)獲取時(shí)及時(shí)去除掉信號(hào)當(dāng)中的噪音。（2）再處理。這一次信號(hào)處理主要是按照去除噪音后的信號(hào)，在操作過程中涉及增益控制、衰減補(bǔ)償、信號(hào)包絡(luò)、FFT 分析以及圖像顯示等。（3）信號(hào)傳遞。在超聲信號(hào)接收大部分后，便可以通過AD 模數(shù)轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)傳輸給電腦。（4）信號(hào)處理。借助所獲取的超聲波信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)途徑進(jìn)行處理，并將信號(hào)當(dāng)中的時(shí)間、位置等信息表現(xiàn)出來，并獲得最終的掃描結(jié)果。（5）參數(shù)和波形處理。這一過程中主要是按照數(shù)據(jù)掃描的結(jié)果進(jìn)行處理?？梢詫⒔Y(jié)果波形和圖形展現(xiàn)在屏幕上，同時(shí)提供打印功能。波形與圖形中可以直接發(fā)現(xiàn)異常的結(jié)構(gòu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的鑒別。

2 數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)的類型

數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)在具體操作中可以根據(jù)不同的超聲波進(jìn)行掃描技術(shù)的劃分為：（1）A 型差搜恒博探傷掃描技術(shù)。這一種超聲波探傷掃描技術(shù)的回聲可以顯示出幅度調(diào)整在陰極射線管的熒光屏上，能夠以橫向坐標(biāo)的方式表現(xiàn)出被探測(cè)的物體深度，同時(shí)在縱坐標(biāo)中顯示出回波脈沖的幅值。能夠通過換能器定點(diǎn)化的發(fā)射所獲得的回波，并在相應(yīng)位置上測(cè)量獲得工件的厚度、缺陷，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)工件當(dāng)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?qū)崿F(xiàn)對(duì)部分缺陷的定性判斷，這一種波形能夠直接體現(xiàn)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(shù)。B 型超聲波探傷的成像方式以輝度調(diào)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(shù)應(yīng)用輝度調(diào)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(fā)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(duì)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(guān)于聲束的二維超聲單層圖像。（3）D 型數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)。并D 型超聲波探傷掃描技術(shù)和B 型超聲波探傷掃描技術(shù)基本相似，其主要差異在于D 型超聲波攤上技術(shù)的應(yīng)用面以側(cè)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(huì)涉及到所有的截面反射波，和探頭的發(fā)射超聲束在垂直方向上可以實(shí)現(xiàn)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(shù)。C 型超聲波探傷技術(shù)的主要特征在于應(yīng)用多元線陣的探頭發(fā)現(xiàn)縱橫方向的全面掃描，也就是在水平方向應(yīng)用與B 型相同的電子掃描方式，在相對(duì)方向上采用機(jī)械性進(jìn)行探頭的位置調(diào)整，如果要想得到某一個(gè)探測(cè)深度的聲像圖，便可以在接收回路中相應(yīng)距離設(shè)置開關(guān)，并借助控制開關(guān)的實(shí)踐實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接收。除了上述的集中超聲波探傷技術(shù)以外，還有Tofd 數(shù)字超聲波探傷技術(shù)與相控陣數(shù)據(jù)超聲波探傷掃描技術(shù)，前者是借助翹聲脈沖征象散射的方式獲得信號(hào)并實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的缺陷判斷，后者則是借助相控陣技術(shù)，對(duì)所有探頭震元提供激勵(lì)脈沖，并合成波束的圖像。

3 數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)在鍋爐檢測(cè)中的具體應(yīng)用

鍋爐檢測(cè)的內(nèi)容相對(duì)比較復(fù)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(cè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)以承壓設(shè)備的無損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為主。數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)的應(yīng)用會(huì)涉及鍋爐的制造、現(xiàn)場組裝以及后期的維護(hù)檢查等多個(gè)環(huán)節(jié)，所能夠發(fā)揮的作用則是保障鍋爐的正常運(yùn)行。檢測(cè)操作期間會(huì)涉及鍋爐的原材料、焊縫質(zhì)量等指標(biāo)。在檢測(cè)期間需要注重探傷比例、擴(kuò)探的要求以及合格的級(jí)別等規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，在保障探測(cè)質(zhì)量和數(shù)量。另外，還需要按照結(jié)構(gòu)的材料具體情況明確檢測(cè)的具體時(shí)機(jī)與基礎(chǔ)要求，然后再開展檢測(cè)工作。例如，對(duì)于碳素結(jié)構(gòu)鋼的檢測(cè)工作應(yīng)當(dāng)是在焊縫冷卻到環(huán)境溫度后再進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于低合金結(jié)構(gòu)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(jìn)行探傷檢測(cè)。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(fā)生部位，在操作前的準(zhǔn)備工作非常重要，檢測(cè)所需要的標(biāo)準(zhǔn)試塊規(guī)格應(yīng)當(dāng)符合標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在檢測(cè)儀器的綜合性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)，針對(duì)地面板區(qū)縣實(shí)行校準(zhǔn)后才可以進(jìn)行測(cè)量，從而保障探傷結(jié)果的準(zhǔn)確性。

在具體操作步驟方面：（1）對(duì)探測(cè)面實(shí)行修整。探測(cè)面的修整主要指標(biāo)以焊接縫和光潔度兩個(gè)方面，一般情況下光潔度應(yīng)當(dāng)高于4，接縫與焊縫的探傷面的修正寬度應(yīng)當(dāng)在2kt ＋50mm 以上。（2）采用優(yōu)質(zhì)的耦合劑。耦合劑的選擇是保障檢測(cè)工作質(zhì)量的關(guān)鍵性因素，粘合的質(zhì)量、流動(dòng)性以及附著力屬于黏合劑的主要分析指標(biāo)，這也是保障后續(xù)鍋爐使用質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。（3）調(diào)整探測(cè)期間的相關(guān)指標(biāo)。其中涉及到掃描的速度以及探測(cè)的方向。掃描的厚度明確依據(jù)在于板材的厚度，探測(cè)的方向則需要按照母材的厚度進(jìn)行調(diào)整。（4）在探測(cè)損傷期間需要?jiǎng)澐譃榫?、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(duì)缺陷的情況進(jìn)行詳細(xì)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(cè)的結(jié)果。

數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)在鍋爐檢測(cè)應(yīng)用中的價(jià)值較高，探傷儀可以將反射波顯示出來，頻率會(huì)直接決定探測(cè)的質(zhì)量，頻率越高則方向性越好，在應(yīng)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(huì)對(duì)操作人員、鍋爐形成負(fù)面影響。但是在使用范圍方面存在一定的局限性，特別是對(duì)于工作面平滑度非常高時(shí)，檢測(cè)的難度較高，對(duì)于操作人員的技術(shù)水平要求也比較高。

4 結(jié)語

綜上所述，在數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)的實(shí)踐性應(yīng)用過程中，仍然存在許多的問題有待解決，這些問題必然會(huì)對(duì)檢測(cè)的質(zhì)量形成直接影響。在今后，需要不斷地改進(jìn)和強(qiáng)化數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)的研究，強(qiáng)化實(shí)踐性應(yīng)用效益，及時(shí)解決檢測(cè)期間所存在的各種問題，提升鍋爐檢測(cè)技術(shù)水平，從而保障鍋爐應(yīng)用效益，推動(dòng)企業(yè)組織長遠(yuǎn)發(fā)展。