超聲相控陣技術(shù)在電站鍋爐管座環(huán)焊縫檢測中的應(yīng)用

◇本溪市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所 何慶昌 裴麗娜 張勇 于淼 鄧學(xué)民

本文以管座環(huán)焊縫的結(jié)構(gòu)特征分析為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合某公司電站鍋爐檢驗(yàn)實(shí)際，探討了管座環(huán)焊縫超聲檢測的技術(shù)難點(diǎn)，并對于超聲相控陣技術(shù)在電站鍋爐管座環(huán)焊縫檢測中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，以期實(shí)現(xiàn)保障超聲相控陣技術(shù)在具體檢測之中的運(yùn)用效果。

鍋爐管座環(huán)焊縫是電站鍋爐各項部件中的一個重要結(jié)構(gòu)，它的數(shù)量較多，在管道連接位置中能夠得以體現(xiàn)，但在接頭質(zhì)量方面不易獲得保障，也是目前階段檢驗(yàn)鍋爐中，經(jīng)常出現(xiàn)問題的部位。而超聲相控陣技術(shù)，能夠?qū)σ酝鶛z測技術(shù)的不足之處進(jìn)行突破，以此提高檢測質(zhì)量，確保電站鍋爐安全性。

一、管座環(huán)焊縫的結(jié)構(gòu)特征

電站鍋爐管座焊縫的結(jié)構(gòu)特征為，內(nèi)部存在氣孔、夾渣及大量裂紋，且存在未焊透、未熔合的情況。同時，在圓弧面上的管座，由于焊縫形狀復(fù)雜，尤其在使用后，出現(xiàn)大量疲勞裂紋嚴(yán)重的情況下，會發(fā)生事故，出現(xiàn)管座爆管泄露的情況，甚至引起不必要的傷亡。

二、管座環(huán)焊縫超聲檢測的技術(shù)難點(diǎn)

現(xiàn)階段，超聲檢測為管座環(huán)焊縫所主要運(yùn)用的檢測方式，超聲檢測方式對于未能徹底焊透、以及產(chǎn)生裂縫問題等方面具備著很高的靈敏度，在操作過程中也不易于受到外界條件的干預(yù)，可產(chǎn)生較高的工作成效。管座環(huán)焊縫的主要結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在利用超聲檢測方式的過程之中，易于受焊接形式、以及壁厚等諸多因素的一定影響，同時也會受到探測部位的限制性，所以會致使缺陷信號在識別時存在著較大的困難程度，也不能夠保障定位的精準(zhǔn)性[2]。接頭的類型較多，尤其對于各種接頭位置所需運(yùn)用的定位方式也有著明顯的不同，同時，管座角焊縫大都數(shù)量龐大，集中在管道與管道的連接部位、集箱與管道的連接部位、鍋筒等部位，以常規(guī)超聲檢測的方式進(jìn)行檢查通常會出現(xiàn)問題，難以保證焊接接頭的質(zhì)量，而且，管座角縫焊接也是在檢驗(yàn)過程中存在問題最多的部位。常規(guī)超聲檢測中存在的缺陷在于，由于記錄受人控制，因此，會發(fā)生誤檢、漏檢的情況，為對這種現(xiàn)狀進(jìn)行改變，應(yīng)選用可記錄的相控陣超聲技術(shù)，它的特點(diǎn)是能夠?qū)ΤＲ?guī)超聲檢測管座角焊縫進(jìn)行覆蓋，以此對制管環(huán)節(jié)焊縫內(nèi)缺陷嚴(yán)重超標(biāo)的問題，以及使用過程中安全隱患頻發(fā)的問題進(jìn)行避免，以減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。此外，在實(shí)施主管面探測的過程之中，結(jié)合超聲波入射方向進(jìn)行分析，其通常會隨著曲率的改變而產(chǎn)生變化，所運(yùn)用的曲率點(diǎn)也會體現(xiàn)出明顯的差異，所以主管面探傷定位在此方面易于受到較大的影響。以上內(nèi)容均為管座環(huán)焊縫超聲檢測過程之中的技術(shù)難點(diǎn)內(nèi)容，應(yīng)對于上述難點(diǎn)內(nèi)容予以深化分析，以便更為針對性地運(yùn)用好超聲相控陣技術(shù)，保障電站鍋爐管座環(huán)焊縫檢測的效果。

三、超聲相控陣技術(shù)在電站鍋爐管座環(huán)焊縫檢測中的應(yīng)用

（一）超聲相控陣檢測系統(tǒng)。

超聲相控陣檢測系統(tǒng)在運(yùn)作過程中，其主要是以把控電子激發(fā)的實(shí)際時間，變化探頭角度的主要性質(zhì)，確?？梢猿浞指采w至檢測面上，在進(jìn)行檢測時不必移動探頭就能夠進(jìn)行檢測，并且利于保障檢測具備較高程度的標(biāo)準(zhǔn)性以及可靠性。因相控陣檢測方式為一種“一次性的檢查方式”，所以強(qiáng)調(diào)于各種深度、以及角度的檢測存在明顯的不同，包括各種角度、以及深度的同樣大小的缺陷問題的表現(xiàn)一致，所選用的超聲相控陣檢測系統(tǒng)務(wù)必要具備著角度、以及深度方面的補(bǔ)償作用。除此之外，為切實(shí)保障檢測的準(zhǔn)確度，防范缺陷識別難度情況的發(fā)生，還需具備結(jié)構(gòu)仿真、以及反射回波疊加等諸多方面的功能，以此提高相控陣檢測系統(tǒng)的檢測效率。

（二）管道焊接相控陣檢測工藝。

相控陣探頭是晶片體，其具體激發(fā)時間能夠調(diào)節(jié)，通過把控焦點(diǎn)等諸多參數(shù)的一種晶片陣列，針對于晶片陣列的類型主要包括面陣、以及線陣這兩種類型，以變化晶片的聚焦法，能夠促進(jìn)波速的偏轉(zhuǎn)以及聚焦，同時，這也能夠當(dāng)作是相控陣技術(shù)實(shí)施充分掃描的主要原理。在超聲相控陣探頭的各項參數(shù)之中，和具體運(yùn)用之間存在關(guān)聯(lián)的即為楔塊參數(shù)、以及頻率參數(shù)等，而且，能夠激發(fā)的晶片越多，則探頭功率就會越強(qiáng)，需針對于尺寸的實(shí)際大小，選用最為適宜的晶片，并確定合理的數(shù)量，而四大管道則通常選用24晶片的這種探頭，相控陣探頭適用于各種類型的楔塊，對于橫波以及縱波進(jìn)行合理的檢測?，F(xiàn)階段，隨著檢測技術(shù)的不斷完善，對于檢測靈敏度的明確，則能夠根據(jù)超聲檢測時的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來加以實(shí)施。再者，由于相控陣超聲檢測能夠在同一時間對多個角度進(jìn)行顯示，所以能夠有效提高掃描效果，而且實(shí)際深度S掃描能夠存儲數(shù)據(jù)，確?，F(xiàn)場檢測工作量的減少，并能夠重復(fù)及快速設(shè)置，確保成像效果更好。而在采用CIVA仿真模擬軟件進(jìn)行檢測的過程中，可以實(shí)際指導(dǎo)檢測工作，并通過仿真模擬對檢測效果進(jìn)行分析，以此保證檢測質(zhì)量。此外，在模擬工件角焊縫中，可以通過未焊縫缺陷，開展二次波檢測，確保得到準(zhǔn)確的顯示結(jié)果。

（三）焊縫工藝參數(shù)。

超聲相控陣技術(shù)還具有重復(fù)性檢測的特點(diǎn)，能夠完整顯示記錄存儲的圖像，通過對圖像的掃描，可以直觀分析焊縫的缺陷及結(jié)構(gòu)變化。而在管道焊縫檢測過程之中，應(yīng)先明確焊接的主要方式、以及坡口型式，并且還需盡可能了解焊縫成型的主要狀況。工廠所制造的焊縫均為自動焊，此種成型一般較佳，在安裝焊縫時通常都為手工焊，應(yīng)切實(shí)了解焊接成型狀況對于最終檢測結(jié)果所產(chǎn)生的影響，而坡口型式，則通常以雙V性、以及V型這兩種較易多見[3]。工作人員要根據(jù)實(shí)際情況選擇適合的焊縫方式，并結(jié)合不同的工作內(nèi)容選擇不同的管材，還應(yīng)根據(jù)管材的實(shí)際情況選擇適合的焊縫工藝，從而進(jìn)一步保證管座環(huán)焊縫工作的工作質(zhì)量。

（四）掃查方法。

較比超聲波檢測方式，相控陣檢測和其之間有著顯著的差異，這主要體現(xiàn)在后者在實(shí)施檢測時，應(yīng)提高更換移動探頭的效率，可以先明確探頭楔塊之前端和焊趾二者之間的距離，確保聲束可覆蓋至被檢截面，而后沿向具體的方向?qū)嵤┮苿?，則能夠?qū)崿F(xiàn)有效的檢測，能夠以科學(xué)設(shè)定探頭處的各項參數(shù)，變化楔塊之前端以及焊趾二者之間的實(shí)際距離，確保發(fā)射聲束能夠覆蓋至具體的區(qū)域之中[4]。而在實(shí)施檢測時，還能夠以定位磁條來確保探頭位置處在不改變的狀態(tài)之下，并且為確保缺陷定位的精準(zhǔn)性，還需和編碼器之間相連接，而后沿著軸線移動探頭實(shí)施準(zhǔn)確的檢測。而且，由于電站鍋爐檢驗(yàn)環(huán)境較為惡劣，需要高空作業(yè)，且管座焊縫部位空間狹小，這進(jìn)一步增加了檢測難度。手動相控陣超聲檢測具有較強(qiáng)的靈活性，能夠進(jìn)行單線掃查，并通過專用掃查器進(jìn)行自動檢測，可以在難以檢測的位置替代人工掃查，提高檢測效果。

四、結(jié)束語

總而言之，超聲相控陣檢測技術(shù)在應(yīng)用過程中，其所具備的優(yōu)勢特性較為明顯，如焦距能夠隨意的變化，并能高效呈現(xiàn)顯示結(jié)果，在檢測過程中還具備著較好的適用性，因而在具體檢測期間能夠發(fā)揮出顯著的效用。筆者在某公司電站鍋爐安全閥管座的檢驗(yàn)中，利用超聲相控陣技術(shù)高質(zhì)量地完成了特種設(shè)備檢驗(yàn)工作，保障了企業(yè)用戶安全生產(chǎn)。為用戶縮短檢驗(yàn)工期、降低生產(chǎn)成本、提升生產(chǎn)效率，受到企業(yè)用戶高度贊譽(yù)。同時，通過深入研究此技術(shù)在特種設(shè)備檢驗(yàn)中的應(yīng)用，還可顯著提升超聲檢測過程中的準(zhǔn)確性，并保障最終結(jié)果的正確性，可將最終的檢測結(jié)果更好地呈現(xiàn)出來，確保我市鍋爐、壓力容器等特種設(shè)備安全運(yùn)行，處在安全運(yùn)作的狀態(tài)下。為服務(wù)民生、保障安全，為我市經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。