超聲無損檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

李昊

摘要： 隨著社會(huì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，在特種設(shè)備的檢驗(yàn)過程中也逐漸加強(qiáng)了對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，尤其是超聲無損檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)不僅不會(huì)造成特種設(shè)備的損壞，而且具有檢測(cè)精度較高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)。對(duì)于壓力容器或者壓力管道等特種設(shè)備而言，其設(shè)備中極有可能存儲(chǔ)了大量的液體或者氣體且內(nèi)部壓力較高，如果采用傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)不僅會(huì)給設(shè)備使用性能造成不利影響，而且也無法對(duì)設(shè)備進(jìn)行精細(xì)且全面的檢測(cè)，而超聲無損檢測(cè)技術(shù)則可以有效地解決以上問題，所以對(duì)超聲無損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

Abstract： With the development of society and the progress of science and technology， in the process of special equipment inspection has gradually strengthened the application of non-destructive detection technology， especially ultrasonic non-destructive detection technology， the technology will not only not cause damage to special equipment， but also high detection accuracy， easy to operate and other advantages. For special equipment such as pressure vessels or pressure pipes， it is very likely that a large number of liquids or gases are stored in the equipment and the internal pressure is high， if the traditional detection technology will not only adversely affect the performance of the equipment， but also can not carry out fine and comprehensive testing of the equipment， and ultrasonic non-destructive detection technology can effectively solve the above problems， so the ultrasonic non-destructive detection technology research has greater economic value.

關(guān)鍵詞： 超聲無損檢測(cè)技術(shù);發(fā)展趨勢(shì);現(xiàn)狀

Key words： ultrasonic non-destructive;detection technology;development trend status quo

中圖分類號(hào)：TB553? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?   ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）18-0192-02

0? 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，超聲無損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了近百年歷史。在多種無損檢測(cè)技術(shù)當(dāng)中，該檢測(cè)技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)作用，譬如，應(yīng)用范圍較為廣泛、檢測(cè)精度以及深度較大、檢測(cè)成本較低并且在檢測(cè)過程中不會(huì)對(duì)設(shè)備造成二次傷害，所以，該檢測(cè)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在特種設(shè)備缺陷的檢測(cè)中。

1? 超聲無損檢測(cè)技術(shù)

在無損檢測(cè)技術(shù)中超聲無損檢測(cè)技術(shù)主要是依托于較強(qiáng)穿透力的超聲波來對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。隨著社會(huì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，任何領(lǐng)域?qū)τ谠O(shè)備的性能以及質(zhì)量安全提出了更高的要求，為了滿足時(shí)代發(fā)展的需求，無損檢測(cè)技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用極大的推動(dòng)了超聲無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，有效的提升了設(shè)備檢測(cè)質(zhì)量和效率。通過借助于計(jì)算機(jī)等新型科學(xué)技術(shù)，超聲無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍也變得更為廣泛，即便對(duì)于較為復(fù)雜的環(huán)境下同樣可以采取此方式進(jìn)行檢測(cè)，且獲取數(shù)據(jù)結(jié)果也較為便捷。另外，為了更好地適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求，該檢測(cè)技術(shù)也在不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，并逐漸朝著自動(dòng)化、智能化以及圖像化等方向發(fā)展，如今，超聲無損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在信息加工方面取得了驕人的成績(jī)，可以有效地依托于計(jì)算機(jī)來對(duì)檢測(cè)過程進(jìn)行控制以及操作，并且還可以對(duì)被檢測(cè)設(shè)備的生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，一旦發(fā)現(xiàn)任何質(zhì)量問題均可以對(duì)該問題進(jìn)行定位并做出相應(yīng)的處理工作。但由于超聲無損檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用此性能過程中需要提前構(gòu)建一個(gè)數(shù)學(xué)模型，并構(gòu)建專門的檢測(cè)系統(tǒng)，為此并沒有廣泛的普及在產(chǎn)品的檢測(cè)中。對(duì)于無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用情況來看，國(guó)外已經(jīng)形成了一套較為科學(xué)的理論，一般而言，無損檢測(cè)技術(shù)主要經(jīng)過了三個(gè)階段即無損損傷、無損檢測(cè)以及無損評(píng)價(jià)。其中，無損損傷指的是在不破壞零部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的前提現(xiàn)對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)，但是此階段的具有較低的技術(shù)含量，所以主要是應(yīng)用在工業(yè)部件的強(qiáng)度方面的檢測(cè)。而超聲無損檢測(cè)技術(shù)不僅可以對(duì)完成品進(jìn)行檢測(cè)而且還可以對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行檢測(cè)，所以其可以在檢測(cè)內(nèi)部問題的同時(shí)還可以對(duì)材料的質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)合理的分析，而且該檢測(cè)技術(shù)可以有效地滿足實(shí)際對(duì)設(shè)備的檢測(cè)需求，并精準(zhǔn)的定位缺陷位置，幫助維修人員可以及時(shí)的對(duì)問題進(jìn)行分析和解決，為此該技術(shù)得以廣泛的應(yīng)用。

2? 超聲無損檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀以及其在特種設(shè)備監(jiān)測(cè)中的重要性

2.1 超聲無損檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀? 超聲無損檢測(cè)技術(shù)經(jīng)過近百年的發(fā)展歷程已經(jīng)取得了驕人的成績(jī)并在我國(guó)也引起了高度的重視。我國(guó)對(duì)于超聲無損檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)中不斷通過借鑒西方國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)以及結(jié)合我國(guó)實(shí)際工藝需求對(duì)其進(jìn)行了理論研究和實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。第一，目前，我國(guó)對(duì)于超聲無損檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)人員得到了不斷的擴(kuò)大。對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展而言，無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用具有重要的研究?jī)r(jià)值。而且由于應(yīng)用在特種設(shè)備的檢查的相關(guān)技術(shù)以及檢驗(yàn)設(shè)備的限制，導(dǎo)致無損檢測(cè)技術(shù)尤其是超聲無損檢測(cè)技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，通過此技術(shù)的應(yīng)用不僅有效的提升了對(duì)特種設(shè)備的檢查質(zhì)量和效率，而且還在某種程度上節(jié)約了企業(yè)的建設(shè)成本。為此，我國(guó)不斷加強(qiáng)了對(duì)該檢測(cè)技術(shù)人才培養(yǎng)，尤其是對(duì)超聲無損檢測(cè)技術(shù)的學(xué)習(xí)培訓(xùn)，并通過借鑒西方的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過時(shí)間的沉淀已經(jīng)形成了一個(gè)高素質(zhì)、高質(zhì)量的超聲無損檢測(cè)團(tuán)隊(duì)，該檢測(cè)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)建對(duì)于特種設(shè)備的檢測(cè)發(fā)揮了不可替代的作用，但即使如此，我國(guó)對(duì)于該檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)與發(fā)達(dá)國(guó)家仍存有一定的差距;第二，仍存在一些無損檢測(cè)技術(shù)人員的綜合素質(zhì)較低的情況。對(duì)于目前而言，我國(guó)關(guān)于超聲無損檢測(cè)技術(shù)的研究和應(yīng)用仍處于初級(jí)階段，要想切實(shí)的提升對(duì)該檢測(cè)技術(shù)水平仍需要有很長(zhǎng)的路要走。我國(guó)超聲無損檢測(cè)技術(shù)人才隊(duì)伍雖然得到了不斷的擴(kuò)大，但是仍存在一些人員從事較為簡(jiǎn)單的檢測(cè)操作，所以導(dǎo)致這些人員在檢測(cè)過程中完全憑借自己的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，并沒有依托于專業(yè)的檢測(cè)知識(shí)以及檢測(cè)理論進(jìn)行深度的學(xué)習(xí)和挖掘，從而致使這些人員的綜合組織偏低，尤其是關(guān)于該檢測(cè)技術(shù)的深度研究較為薄弱，影響了我國(guó)無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。為此，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)借助于計(jì)算機(jī)等新型科學(xué)技術(shù)來構(gòu)建一些專門的超聲無損檢測(cè)技術(shù)網(wǎng)站或者學(xué)習(xí)平臺(tái)等，從而不僅可以無損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，而且還可以對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，提升相關(guān)人員的綜合素質(zhì)，促使檢測(cè)人員可以滿足國(guó)際檢測(cè)要求，提升我國(guó)的檢測(cè)質(zhì)量和效率。

2.2 超聲無損檢測(cè)技術(shù)在特種設(shè)備監(jiān)測(cè)中的重要性及應(yīng)用特點(diǎn)? 在具體的生產(chǎn)和生活中，特種設(shè)備主要包括了機(jī)電類以及承壓類特種設(shè)備。而承壓類特種設(shè)備則主要是應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，譬如壓力容器、承壓鍋爐或者壓力管道等，機(jī)電類特種設(shè)備則主要是應(yīng)用在人們的日常生活和工作中，譬如，電梯、游樂場(chǎng)中的各類設(shè)施以及索道等等，所以，加強(qiáng)對(duì)特種設(shè)備的檢查不僅可以確保設(shè)備的正常運(yùn)行而且還可以確保人們的生命安全，而采取傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)不僅會(huì)造成設(shè)備的損傷，且檢測(cè)效果并不理想，為此，通過超聲無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用則可以有效的提升檢測(cè)質(zhì)量和效率，確保人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，且不會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害。隨著工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)的需求越來越大，在我國(guó)發(fā)展比較成熟的無損檢測(cè)技術(shù)主要有：“射線”、“聲發(fā)射檢測(cè)”、“相控陣檢測(cè)技術(shù)”等，這些檢測(cè)技術(shù)是我國(guó)比較常用的，不同的檢測(cè)技術(shù)都自己獨(dú)特的使用范圍和使用技巧與方法。譬如，射線檢測(cè)技術(shù)，主要應(yīng)用于厚壁容器的探傷檢測(cè)，具體方法是用X、Y射線以及粒子加速器等設(shè)備進(jìn)行穿透試驗(yàn)并通過膠片記錄信息，在管道焊縫一類的檢測(cè)中還使用成像設(shè)備進(jìn)行分析。

3? 超聲無損檢測(cè)技術(shù)在特種設(shè)備檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 信號(hào)處理技術(shù)的優(yōu)化

隨著信息技術(shù)的發(fā)展也在一定程度上推動(dòng)了超聲無損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)化和發(fā)展。其中小波分析技術(shù)以其自身的優(yōu)勢(shì)作用已經(jīng)成為超聲無損檢測(cè)技術(shù)中對(duì)超聲信號(hào)進(jìn)行處理的最佳方式之一，尤其是對(duì)信號(hào)的噪音處理以及壓制數(shù)據(jù)等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。小坡分析算法的優(yōu)化可以促使超聲信號(hào)的處理能力更為有效，并且可以提升其對(duì)噪音的控制能力。另外，可以通過HHT變換技術(shù)來對(duì)某具備的信號(hào)進(jìn)行分解，從而降低人為因素的不利影響。通過對(duì)超聲回波信號(hào)的分解以及分析，可以精準(zhǔn)的定位缺陷位置，并通過相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來提升缺陷的識(shí)別能力。為了更好地發(fā)揮小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)還可以構(gòu)建專門的網(wǎng)絡(luò)模型。通過多傳感器和信息技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，有效的發(fā)揮出缺陷識(shí)別技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用，當(dāng)不同的傳感器檢測(cè)到不同的缺陷時(shí)，每個(gè)傳感器會(huì)將檢測(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行整理和分析，進(jìn)而得出被檢測(cè)特種設(shè)備的詳細(xì)評(píng)價(jià)。在此過程中，每一個(gè)傳感器之間是互補(bǔ)的，可以實(shí)現(xiàn)信息共享，所以與一個(gè)傳感器的超聲無損檢測(cè)技術(shù)相比檢測(cè)結(jié)果更為精準(zhǔn)和完整。

3.2 新型非接觸超聲換能技術(shù)應(yīng)用

在傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)中，主要是依托于接觸式檢測(cè)方式來對(duì)特種設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)并且在檢測(cè)工作完成之后要對(duì)設(shè)備進(jìn)行清洗，但即使這樣也很難保證檢測(cè)質(zhì)量。而通過新型非接觸超聲換能技術(shù)的應(yīng)用不僅可以應(yīng)對(duì)較為復(fù)雜的檢測(cè)環(huán)境，而且此技術(shù)還可以在高溫、體積小且工藝復(fù)雜的零部件等進(jìn)行檢測(cè)。但由于各方面因素的影響，導(dǎo)致此技術(shù)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜對(duì)于特殊且惡劣的環(huán)境下的檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果并不是精準(zhǔn)，為此需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

3.3 超聲無損檢測(cè)的數(shù)字化與圖像化

隨著社會(huì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，超聲無損檢測(cè)技術(shù)的技術(shù)含量也越來越高。如今超聲無損檢測(cè)技術(shù)不應(yīng)當(dāng)還局限于對(duì)特種設(shè)備的缺陷檢測(cè)以及評(píng)估領(lǐng)域中，而是要對(duì)缺陷的預(yù)測(cè)等功能的研發(fā)，進(jìn)而在提升檢測(cè)質(zhì)量和效率的同時(shí)確保設(shè)備的安全正常運(yùn)行。為此，必須要對(duì)整個(gè)檢測(cè)過程進(jìn)行全面的評(píng)估，而數(shù)字化超聲檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用不僅可以有效地解決傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的各類問題，而且還可以提升檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度，促使檢測(cè)結(jié)果更為直觀的展現(xiàn)，便于相關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行分析，從而確保整個(gè)檢測(cè)過程的順利開展，提升特種設(shè)備的運(yùn)行效率。如今，超聲無損檢測(cè)技術(shù)中智能化檢測(cè)設(shè)備的發(fā)展前景較為廣闊，通過結(jié)合此類新型檢測(cè)設(shè)備，超聲無損檢測(cè)技術(shù)也將得到更好地發(fā)展。

3.4 超聲無損檢測(cè)的網(wǎng)絡(luò)化

在對(duì)特種設(shè)備進(jìn)行超聲無損檢測(cè)過程中，主要是融合了多種技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)工作，從而才能更好的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，促使檢測(cè)結(jié)果更為精準(zhǔn)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，未來超聲無損檢測(cè)技術(shù)也將朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)過程中，每個(gè)位置的檢測(cè)人員均可以將所獲取的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行共享，通過增強(qiáng)各個(gè)檢測(cè)環(huán)節(jié)的聯(lián)系和交流將有效的提升檢測(cè)效率，可以更為精準(zhǔn)的定位產(chǎn)品缺陷。總而言之，隨著社會(huì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，對(duì)于壓力容器或者壓力管道等特種設(shè)備而言，其設(shè)備中極有可能存儲(chǔ)了大量的液體或者氣體且內(nèi)部壓力較高，如果采用傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)不僅會(huì)給設(shè)備使用性能造成不利影響，而且也無法對(duì)設(shè)備進(jìn)行精細(xì)且全面的檢測(cè)，而超聲無損檢測(cè)技術(shù)不僅不會(huì)造成特種設(shè)備的損壞，而且檢測(cè)精度較高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，所以必須要加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的研發(fā)，盡快制定科學(xué)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合新型的現(xiàn)代科學(xué)，促進(jìn)我國(guó)超聲無損檢測(cè)技術(shù)早日與國(guó)際接軌。

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