超聲波探傷技術(shù)在金屬內(nèi)襯壓力容器檢測中的應(yīng)用研究

陳 誠，喬業(yè)程

（大連鍋爐壓力容器檢驗(yàn)檢測研究院有限公司，遼寧 大連 116013）

超聲波探傷技術(shù)作為一種無損探傷技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用在壓力容器制造、材料焊接的檢測中。超聲波探傷技術(shù)具有穿透能力強(qiáng)，探測深度可達(dá)數(shù)米；靈敏度高，可發(fā)現(xiàn)與直徑約十分之幾毫米的空氣隙反射能力相當(dāng)?shù)姆瓷潴w[1]。本文通過對對探頭、試塊進(jìn)行選擇，結(jié)合制作DAC曲線，完成金屬內(nèi)襯壓力容器的檢測，確定壓力容器的缺陷，從而完成超聲波探傷技術(shù)在金屬內(nèi)襯壓力容器檢測中的應(yīng)用研究。

1 超聲波探傷儀的校準(zhǔn)

為實(shí)現(xiàn)對壓力容器金屬內(nèi)襯的有效探傷，首先對超聲波探傷儀進(jìn)行校準(zhǔn)，通過對超聲波探傷儀進(jìn)行校準(zhǔn)，可確保其檢測的有效性和準(zhǔn)確性[2]。首先對超聲波探傷儀的外觀進(jìn)行檢查，檢查其配件是否齊全，確保外表不得有硬的碰傷和變形，同時(shí)超聲波探傷儀的所有緊固件不得出現(xiàn)松動和脫落現(xiàn)象。然后對探頭、試塊進(jìn)行選擇，為下一步檢測奠定基礎(chǔ)。

1.1 探頭的選擇

應(yīng)用超聲波探傷技術(shù)檢測金屬內(nèi)襯壓力容器前，需要根據(jù)被檢對象技術(shù)要求以及形狀來選擇探頭。探頭的選擇包括探頭型式、晶片尺寸、頻率以及探頭K值的選擇等，探頭的選擇方案如表1所示。

表1 探頭的選擇方案

7 47 ～ 120mm 13×13/（K2-K1）10 121 ～ 400mm 18×18/（K2-K1）20×20/（K2-K1）26～30mm 13×13/K2.5 8 31～46mm 13×13/K1.5 9

1.2 試塊的選擇

基于探頭的確定，選擇與之匹配的試塊，其超聲探傷試塊能夠快速精確的對工件內(nèi)部多種缺陷進(jìn)行定位、診斷和評估。為了保證檢測結(jié)果的精確性、有效性，要對試塊進(jìn)行選擇。在超聲波檢測前，利用人工反射體來調(diào)整試塊檢測靈敏度，然后利用超聲波試塊調(diào)整掃描速度，同時(shí)調(diào)整儀器示波屏上實(shí)際聲程與水平刻度值之間的比例關(guān)系。最后確認(rèn)該試塊能否繪出的距離波幅曲線，從而來對金屬內(nèi)襯壓力容器缺陷進(jìn)行定量。校準(zhǔn)技術(shù)要求為：電磁軛提升力≥45N；靈敏度試片刻槽清晰顯示。依托探頭與試塊的選擇，完成超聲波探傷儀的校準(zhǔn)。

2 壓力容器金屬內(nèi)襯超聲探傷檢測過程

2.1 準(zhǔn)備檢測

超聲波探傷技術(shù)在金屬內(nèi)襯壓力容器檢測中的應(yīng)用主要分為檢測準(zhǔn)備階段和現(xiàn)場檢測兩個(gè)環(huán)節(jié)。

檢測準(zhǔn)備階段，首先修整檢測面，將檢測面上的油垢、焊接飛濺、銹蝕和氧化皮清除掉，同時(shí)將探頭移動區(qū)的深坑進(jìn)行補(bǔ)焊，然后用砂輪打磨。板厚t和探頭的斜率K，來計(jì)算超聲波探傷技術(shù)檢測金屬內(nèi)襯壓力容器的寬度，計(jì)算公式如下所示。

斜率K通過計(jì)算探頭聲束在鋼中折射角的正切值來獲得，K值的準(zhǔn)確性對金屬內(nèi)襯壓力容器缺陷定位精度影響很大。

現(xiàn)場檢測階段，應(yīng)用超聲波探傷技術(shù)檢測金屬內(nèi)襯壓力容器，首先確保檢測表面經(jīng)外觀檢查后合格，然后了解金屬內(nèi)襯壓力容器的材質(zhì)、厚度、焊縫種類、焊接方法、曲率、焊縫余、背面襯墊、溝槽以及坡口形式等情況，最后根據(jù)制作的DAC曲線，判定缺陷大小，給出質(zhì)量評級。

2.2 缺陷的評級

首先選擇DAC功能組，將超聲波探傷儀設(shè)置為“開啟”狀態(tài)。接下來選擇標(biāo)定菜單，將探頭放置在已選擇的試塊上，選擇A門起始功能，并調(diào)節(jié)A門，確?；夭闈M屏的80%，保存標(biāo)定，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)撥輪，直到保存標(biāo)定值由0自動改為1時(shí)結(jié)束。然后用探頭在試塊上找最高反射回波，用撥輪調(diào)節(jié)A門起始門位，直到套住該反射回波時(shí)結(jié)束，保存標(biāo)定，同樣順時(shí)針旋轉(zhuǎn)撥輪，直到保存標(biāo)定值由1自動改為2時(shí)結(jié)束。反復(fù)調(diào)整探頭在試塊上找最高反射回波的距離，依次保存標(biāo)定。

應(yīng)用制作的DAC曲線來判定金屬內(nèi)襯壓力容器的缺陷、缺陷分區(qū)及定量。

定線和定量線之間稱為Ⅰ區(qū)，定量線和判廢線之間稱為Ⅱ區(qū)，判廢線以上稱為Ⅲ區(qū)，如果探傷的波線在Ⅰ區(qū)，那么該缺陷可以不管；如果探傷的波線在Ⅲ區(qū)，那么該壓力容器不合格需要返修；如果探傷的波線在Ⅱ區(qū)，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)確定允許長度，超過也需要返修，完成壓力容器金屬內(nèi)襯超聲探傷檢測。

3 實(shí)例分析

為驗(yàn)證金屬內(nèi)襯壓力容器檢測過程的有效性，進(jìn)行實(shí)例分析，實(shí)例分析過程采用標(biāo)準(zhǔn)短橫孔試塊，利用金屬內(nèi)襯壓力容器檢測過程，對長橫孔進(jìn)行探傷，本文采用CSK-I試塊，與DAC曲線進(jìn)行驗(yàn)證。又因CSK-I試塊為直徑1mm，長度為5mm，深度為30mm的標(biāo)準(zhǔn)樣塊。其探傷儀顯示曲線如圖1所示：

圖1

數(shù)據(jù)顯示，該方法能夠確定深度為30mm，直徑1mm，采用半波高度法，能夠確定長度為5mm，采用提出金屬內(nèi)襯壓力容器檢測過程，能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波探傷技術(shù)在金屬內(nèi)襯壓力容器檢測中的應(yīng)用，且具有較高的準(zhǔn)確性。

4 總結(jié)

通過對超聲波探傷儀進(jìn)行校準(zhǔn)，應(yīng)用校準(zhǔn)后的探傷儀完成金屬內(nèi)襯壓力容器的檢測，從而完成超聲波探傷技術(shù)在金屬內(nèi)襯壓力容器檢測中的應(yīng)用研究。