探傷技術(shù)在超薄金屬內(nèi)襯輕量化復(fù)合材料壓力容器檢測中的應(yīng)用分析

黎建安

摘 要：在以往針對超薄金屬內(nèi)襯輕量化復(fù)合材料壓力容器檢測過程當(dāng)中，由于缺陷檢測評(píng)級(jí)的缺乏，導(dǎo)致其偏振缺陷數(shù)目無法得到精準(zhǔn)檢測，而探傷技術(shù)則能夠?qū)⑦@一缺陷準(zhǔn)確檢測?；诖耍疚膶⒅饕槍θ绾卧诔〗饘賰?nèi)襯量化復(fù)合材料壓力容器當(dāng)中有效應(yīng)用探傷技術(shù)展開相關(guān)探討。

關(guān)鍵詞：超聲波;探傷技術(shù);壓力容器檢測

中圖分類號(hào)：TH49? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2022）01-0078-03

0 引言

超聲波探傷儀技術(shù)作為一種無損探傷技術(shù)，廣泛應(yīng) 用于壓力容器的生產(chǎn)和原材料的焊接檢測，超聲波探傷 儀在技術(shù)上具有穿透能力，可以探測到幾米的深度，具有較高靈敏性，可以檢測反射器，這些反射器非常適合與直徑約為十分之一毫米的氣隙反射器配合使用。

1 研究背景

超薄金屬內(nèi)襯輕質(zhì)復(fù)合壓力容器的檢測是保證復(fù)合 壓力容器質(zhì)量的重要手段，復(fù)合材料壓力容器的質(zhì)量直 接影響薄金屬內(nèi)襯輕型復(fù)合材料壓力容器的安全系數(shù)，? 因此，提高對薄金屬內(nèi)襯輕質(zhì)復(fù)合壓力容器的檢測具有 非?，F(xiàn)實(shí)的意義，根據(jù)薄金屬內(nèi)襯輕型復(fù)合材料壓力容器檢測中的探傷關(guān)鍵技術(shù)，可以保證壓力容器的穩(wěn)定可持續(xù)應(yīng)用。為能夠提高壓力容器檢測精度，國內(nèi)專家學(xué)者對探傷技術(shù)在薄金屬內(nèi)襯輕型復(fù)合壓力容器檢測中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，采用探傷技術(shù)可以有效提高被檢物的質(zhì)量，需要注意的是，根據(jù)超聲波探傷儀技術(shù)在金屬內(nèi)襯壓力容器檢測中的應(yīng)用研究證明，該探傷技術(shù)可有效提高被檢物的準(zhǔn)確度。因此，本文明確提出了基于探傷技術(shù)的薄金屬襯里輕質(zhì)復(fù)合壓力容器檢測方法，重點(diǎn)是將傳統(tǒng)檢測方法與當(dāng)代探傷檢測技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、高質(zhì)量檢測[1]。

2 復(fù)合材料壓力容器的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)高壓容器相比，復(fù)合材料高壓容器優(yōu)勢明顯， 性價(jià)比高，重量輕，使用時(shí)間長，耐腐蝕，不需要很多安全防護(hù)設(shè)備。并且根據(jù)實(shí)際要求用于生產(chǎn)復(fù)合高壓容器的原材料很多，其中環(huán)氧樹脂膠基復(fù)合材料使用較多。環(huán)氧樹脂基原料具有高拉伸強(qiáng)度、高彎曲應(yīng)變、優(yōu)良的塑性和耐腐蝕性。環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料制成的高壓容器可以最大限度地提高高壓容器的抗彎剛度和耐腐蝕性能，復(fù)合高壓容器的具體優(yōu)點(diǎn)如下：（1）凈重小。一般來說，復(fù)合高壓容器的內(nèi)膽多采用較薄的金屬復(fù)合材料或其他原材料制成。高壓容器的合成纖維層一般由碳纖維和玻璃纖維的混合物制成?；w構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度高于其他原料，可塑性更強(qiáng)，可合理增加高壓容器的承載能力。（2）加載時(shí)間長。環(huán)氧樹脂膠基原料含有高拉伸強(qiáng)度和耐腐蝕性。將其作為復(fù)合材料應(yīng)用，可以合理降低摩擦和消耗，提高使用周期。（3）表層化纖層不斷工作。自動(dòng)安全維護(hù)機(jī)械設(shè)備會(huì)立即發(fā)出警報(bào)，可以有充足的時(shí)間來處理常見問題，提高高壓容器的安全性能。（4）成本和資金配置不高。隨著新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，以及新工業(yè)設(shè)備的深入推廣，復(fù)合高壓容器已經(jīng)完成定性分析和制造，包裝機(jī)可用于進(jìn)行自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，卷取操作過程不僅進(jìn)一步提高了操作的精度，而且可以合理解決人工操作過程中存在的不足和問題 [2]。

3 精準(zhǔn)校對超聲波探傷儀器

3.1 超聲波探傷儀探頭的選用

為了更好地對承壓金屬復(fù)合襯里進(jìn)行有效、完善的 探傷，快速發(fā)現(xiàn)金屬復(fù)合襯里上的缺陷，需要提前對選 定的設(shè)備進(jìn)行精確檢查，防止超聲波探傷儀設(shè)備本身存在數(shù)據(jù)和信息錯(cuò)誤，危及儀器設(shè)備檢測結(jié)果，保證專用檢測工具的有效性和準(zhǔn)確性，為金屬襯里高壓檢測提供重要幫助。

若想確保探傷儀準(zhǔn)確、精準(zhǔn)的測量，首先要做的是檢查超聲波探傷儀的外表面，以保證實(shí)驗(yàn)儀器的一致性。是否缺少一些關(guān)鍵部件來保證實(shí)驗(yàn)儀器外部沒有嚴(yán)重的凹坑、劃痕和變形，必須進(jìn)一步注意查看所有連接區(qū)域是否堅(jiān)固，并且實(shí)驗(yàn)儀器不能松動(dòng)甚至移除。然后選擇合適的探頭，將試塊連接到探傷儀，做好充分的檢測準(zhǔn)備，并發(fā)布檢測狀態(tài)。在檢查金屬復(fù)合襯里的壓力之前，需要根據(jù)檢查對象所必須適用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、探頭的型號(hào)、水晶的尺寸，選擇合適的常用工具。探頭的振動(dòng)頻率和k值的選擇是選擇的主要部分。例如專用刀具的厚度為4～5 mm，選擇的探頭和 k值應(yīng)為6×6k3。厚度為6～8 mm。應(yīng)該選擇8×8k3、9×9k3，厚度為9或10 mm。不同的專用工具有不同的厚度以匹配不同的標(biāo)準(zhǔn)值。在宣布測試之前，必須準(zhǔn)確確定測量儀器的厚度，以防止數(shù)據(jù)丟失。反之會(huì)導(dǎo)致探頭選擇不合適并危及檢測[3]。

3.2 超聲波探傷儀試塊的選用

根據(jù)被測儀器的厚度選擇合適的探頭后，必須選擇 與之相匹配的試塊。試塊超聲波探傷儀的一大作用是確保商品工件的內(nèi)部問題或損壞將被快速、準(zhǔn)確地定位，以確保對缺陷和損壞程度的準(zhǔn)確診斷和評(píng)估。分析試塊是否能引起螺距波動(dòng)范圍的數(shù)據(jù)圖，是否能協(xié)助員工檢查金屬材料襯里高壓容器的損壞部位和內(nèi)部損壞情況。定性分析超聲波探傷儀標(biāo)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是電流磁軛的作用力≥45 N。要想準(zhǔn)確校準(zhǔn)超聲波探傷儀，就必須掌握，牢記不同的檢測目標(biāo)應(yīng)該搭配不同類型的專用探傷工具，保證在檢測的情況下前期準(zhǔn)備工作不易出錯(cuò)，以及最終準(zhǔn)確的測量效果不會(huì)受到影響。選擇合適的探頭和試塊的精度和選擇是超聲波探傷儀檢定的主要保證，也是改進(jìn)檢驗(yàn)工作的重要保證。

3.3 基于探傷技術(shù)的壓力容器缺陷檢測評(píng)級(jí)

結(jié)合《特種設(shè)備安全法》，復(fù)合材料壓力容器結(jié)構(gòu) 實(shí)線檢驗(yàn)的關(guān)鍵是“總面積損傷小或無損傷檢測”和“標(biāo)準(zhǔn)壓力容器維修”分兩個(gè)層次進(jìn)行?！靶∶娣e損壞或無損壞檢測”對于不同維修標(biāo)準(zhǔn)或壓力容器模板抗壓能力弱等區(qū)域的檢測至關(guān)重要。第一步是確保壓力容器的表面在外觀后進(jìn)行檢查，符合標(biāo)準(zhǔn);第二，掌握被測壓力容器的本質(zhì)特征;第三，判斷缺陷的大小。核心探傷技術(shù)選擇DAC動(dòng)作組，將超聲波探傷儀設(shè)置為“開啟”狀態(tài)。結(jié)合《安全生產(chǎn)法》等相關(guān)要求，對按同一標(biāo)準(zhǔn)維修的復(fù)合材料壓力容器，選擇區(qū)分壓力容器維修抗壓強(qiáng)度等方法，確保檢測方法的真實(shí)性和有效性，能夠完成壓力容器的實(shí)際表達(dá)。同時(shí)，對壓力容器樣機(jī)的壓力和取樣等測試階段的監(jiān)督進(jìn)行了改進(jìn)[4]。

4 用探傷儀對壓力容器的檢測

4.1 檢測時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)

說到超聲波探傷儀的關(guān)鍵技術(shù)，其實(shí)關(guān)鍵是把它分為兩個(gè)全過程。這兩個(gè)全過程需要在金屬內(nèi)襯高壓容器的檢驗(yàn)過程中完成。第一步是探傷儀的外觀檢測，探頭試塊的檢測，檢測結(jié)果出爐前對檢測伙伴的清潔。第二個(gè)全過程是當(dāng)場公布檢查對象。在檢查前的整個(gè)準(zhǔn)備過程中，第一個(gè)工人應(yīng)檢查整體靶的表面和側(cè)面，并使用通用工具檢查整體靶表面的油跡、焊接角的飛濺、銹跡和焊縫，以及被測工件的表面地點(diǎn)，確保干凈整潔，用探傷技術(shù)探頭修復(fù)專用工裝夾具上的深坑，再用砂輪等機(jī)械設(shè)備打磨平整，用計(jì)算方法打造科學(xué)的超聲波探傷儀。板厚使用t表示，探頭用截距K表示，內(nèi)接Hmin=2Kt，HMAx=2.5Kt，相機(jī)切線斜率根據(jù)實(shí)測相機(jī)測得，鋼中聲束的值是根據(jù)這些方法獲得的，相機(jī)切線斜率的可靠性對金屬襯里壓力不足尤其有害。除了充分的準(zhǔn)備，還有現(xiàn)場檢查。超聲波探傷儀用于技術(shù)上檢測金屬襯里的高壓容器。首先要確保外觀檢查是否符合要求，其次掌握不銹鋼罐的材質(zhì)、厚度、弧焊類型、焊接方法、彎曲程度和不必要的焊接位置、反面軟墊、槽口形狀及其焊縫等，最后根據(jù)檢測結(jié)果制作DAC檢測圖，判斷空位大小和損壞程度，綜合分析以獲得準(zhǔn)確的評(píng)估級(jí)別[5]。

4.2 對檢查結(jié)果缺陷的分析

對容器的損壞程度進(jìn)行評(píng)論分析，首先打開超聲波 探傷儀設(shè)備，選擇與檢測工位相匹配的菜單欄，設(shè)置選擇的探頭到與測試目標(biāo)配對的探針。將其放在選定的試塊上，按住A門漸進(jìn)功能鍵，根據(jù)移動(dòng)情況調(diào)整A，確保超聲波在全屏的80%以上，記下采集到的信息，然后跟隨輪子順時(shí)針方向波動(dòng)，直到存儲(chǔ)的校準(zhǔn)值從0變?yōu)?，采集完成。然后用選定的探頭在試塊上尋找最大回聲波頻率，用輪子調(diào)整A功能鍵的位置，直到計(jì)算完成前存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)值由原來的1變?yōu)?，根據(jù)不斷調(diào)整探傷儀探頭搜索最大反射聲表面波頻率的距離，在試塊上依次存儲(chǔ)清晰的檢測信息。使用準(zhǔn)備好的ADC曲線圖識(shí)別金屬襯里壓力容器的缺陷的具體地址、問題的大小及其定量分析，進(jìn)行容器的區(qū)分分析、確定的線和定量的線分析彼此之間的區(qū)域稱為危險(xiǎn)區(qū)I。定量分析線與區(qū)分廢物的線之間的區(qū)域稱為區(qū)域II，區(qū)分廢物的線以上的區(qū)域稱為區(qū)域III。如果檢測到的損壞在I區(qū)，則缺陷不嚴(yán)重。如果檢測到的數(shù)據(jù)在三區(qū)，則確認(rèn)測試專用工具有缺陷。如果檢測到的損壞在II區(qū)，則屬于允許的類別。但如果超過這一類，則必須再次修理，并根據(jù)此類趨勢圖評(píng)估待測專用工具的質(zhì)量[6，7]。

4.3 金屬內(nèi)襯壓力具體實(shí)例分析

根據(jù)對復(fù)合壓力容器缺陷狀態(tài)的估計(jì)，建立數(shù)據(jù)庫，其可分為一般缺陷、較嚴(yán)重缺陷和危險(xiǎn)缺陷。壓力容器的一般缺陷識(shí)別方法為：L標(biāo)值小于20，存在一定的溫差，溫度梯度有固定的梯度方向，但不能引起安全事故。文章中一般缺陷的解決規(guī)則如下：首先處理缺陷狀態(tài)，然后根據(jù)高關(guān)注度的發(fā)展趨勢，有目的地分配維護(hù)，最后在藍(lán)色中抹除缺陷，避免由缺陷引起的安全風(fēng)險(xiǎn)。較嚴(yán)重缺陷的鑒別方法為：Lm標(biāo)值區(qū)域在20～60。解決較嚴(yán)重缺陷的規(guī)則如下：盡快分配和解決，需要時(shí)減少負(fù)載電流量，進(jìn)一步確定缺陷的特征。危險(xiǎn)缺陷的鑒別方法是：Lm值超過60，壓力容器的最高溫度超過要求區(qū)域內(nèi)的最高允許溫度。解決危險(xiǎn)缺陷的規(guī)定是：分配和消除缺陷，在最短的時(shí)間內(nèi)解決壓力容器的缺陷，防止安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，為不同環(huán)節(jié)、不同缺陷等級(jí)的檢測提供歷史參考。查詢復(fù)合材料壓力容器檢測數(shù)據(jù)庫的圖像處理軟件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，可轉(zhuǎn)化為詳細(xì)的復(fù)合材料壓力容器檢測報(bào)告超聲波探傷儀技術(shù)檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性是否能得到保證， 是否準(zhǔn)確，必須通過一些實(shí)例來實(shí)現(xiàn)認(rèn)證。超聲波探傷是在容器較長的水平空間進(jìn)行的，如CSK-I試塊的檢驗(yàn)，采用DCA曲線圖進(jìn)行認(rèn)證，由于CSK-I試塊的直徑為1 mm，長度測量5 mm，深度測量30 mm。對于試品，測量數(shù)據(jù)顯示，在測量內(nèi)襯金屬材料的壓力容器的整個(gè)檢測過程中，測量信息與試品的具體數(shù)據(jù)信息相同，這說明使用了超聲波探傷儀技術(shù)內(nèi)襯金屬材料的壓力容器試驗(yàn)數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，只需要做好特別注意的事項(xiàng)，結(jié)果與具體情況不會(huì)有太大差異。它具有相對較高的準(zhǔn)確度，詳細(xì)信息如圖1所示。

5 結(jié)語

超聲波探傷儀是輔助檢查常用工具的核心技術(shù)，不 易對被檢常用工具造成損壞，常用于內(nèi)襯金屬復(fù)合材料 的高壓容器的生產(chǎn)加工。在電焊檢測中，超聲波探傷儀 技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn);第一，穿透力強(qiáng)，可探測數(shù)米深;其次，它具有極高的靈敏度，可以檢測直徑10 mm的節(jié)距。根據(jù)相機(jī)和試塊的選擇，快速選擇可與容器配對并準(zhǔn)確測量的輔助工具，并制作ACD數(shù)據(jù)圖，建立金屬復(fù)合容器的缺陷位置。

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Application Analysis of Flaw Detection Technology in the Detection of Ultra-thin Metal-lined Lightweight Composite Pressure Vessels

LI Jian'an

（Zhaoqing Inspection Institute of Guangdong Special Equipment Inspection and Research Institute， Zhaoqing

Guangdong? 526000）

Abstract： In the past inspection process for ultra-thin metal-lined lightweight composite pressure vessels， due to the lack of defect inspection ratings， the number of polarization defects could not be accurately detected， and flaw detection technology can accurately detect this defect. Based on this， this article will focus on how to effectively apply flaw detection technology in ultra-thin metal lining quantitative composite pressure vessels.

Keywords： ultrasonic; flaw detection technology; pressure vessel inspection