張文華

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設備檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

超聲波檢測技術在鍋爐壓力容器缺陷檢測中的應用

張文華

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設備檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

超聲波探傷技術在實際應用中，監(jiān)測速度較高，并且監(jiān)測結(jié)果擁有較高的精確性，波形也十分穩(wěn)定。超聲波探傷技術能夠在多種材料內(nèi)應用，發(fā)現(xiàn)材料自身所存在的漏洞，其應用在鋼鐵等合金上面，能夠有效監(jiān)測出這些材料所具有的氣孔或者是未融合等等問題。其在航空航天及石油化工等領域廣泛應用，能夠有效保證設備的安全性能，延長設備使用時間。本文以鍋爐壓力容器所進行的缺陷檢測作為研究對象，對超聲波檢測技術進行分析全面了解。

鍋爐壓力容器；超聲波檢測技術；缺陷檢測；缺陷定位分析

現(xiàn)階段，我國所擁有的鍋爐壓力容器在實際運行過程中都存在一定的缺陷，具有較大的安全隱患。將超聲波檢測技術應用在鍋爐壓力容器缺陷檢測過程中，能夠有效發(fā)現(xiàn)鍋爐壓力容器在運行過程中所存在的漏洞，進而制定針對性解決措施，提高鍋爐壓力容器安全性能，真正發(fā)揮出鍋爐壓力容器所具有的作用。

1 超聲波檢測技術原理

超聲波檢測主要是按照超聲波材料在傳播過程中所具有的特點，利用超聲波與缺陷二者相互作用的原理，對于設備進行檢測。從理論角度分析，超聲波要是在無限大均勻介質(zhì)內(nèi)能夠按照直線形式傳播，但是任何介質(zhì)都是具有一定大小的，超聲波在非均勻介質(zhì)內(nèi)傳播過程中，或者是在兩種介質(zhì)之間進行傳播，都會受到介質(zhì)變化的影響，超聲波在聲阻抗的影響之下，會在分界面上形成反射或者是折射等等問題，進而對于檢測物品是否存在缺陷問題進行檢測。

現(xiàn)階段，超聲波檢測技術在實際應用中主要使用的設備就是A型顯示脈沖檢測儀。超聲波檢測技術在長時間對于各種材料及制造工藝全面了解研究，同時將在檢測過程中所發(fā)現(xiàn)的缺陷進行分析驗證，在長時間經(jīng)驗積累上面，顯示屏上面就能夠呈現(xiàn)出缺陷所具有的回波動態(tài)及靜態(tài)波形，按照波形的變化，缺陷回波所具有的位置，回波次數(shù)，同時在利用檢測過程中缺陷分布狀態(tài)及延伸情況，對于檢測物所存在的缺陷系統(tǒng)全面性分析。超聲波檢測技術在應用鍋爐壓力容器缺陷檢測過程中，所具有的優(yōu)勢十分顯著，首先，超聲波檢測技術具有良好的指向性，進而在顯示屏內(nèi)所具有的波束十分模明顯；其次波長較短，鍋爐壓力容器內(nèi)所存在的細小缺陷也能夠反射出來；最后就是回波距離辨別十分容易，缺陷發(fā)展機率較高。正是由于缺陷對于鍋爐壓力容器運行具有重要意義，因此利用超聲波檢測技術對于鍋爐壓力容器缺陷進行檢測，能夠有效發(fā)現(xiàn)鍋爐壓力容器所存在的缺陷，保證鍋爐壓力容器運行質(zhì)量。

2 鍋爐壓力容器常見缺陷

2.1 裂紋

鍋爐壓力容器在實際運行過程中危險系數(shù)最高的一種缺陷就是裂紋，我國有關標準明確規(guī)定，鍋爐壓力容器要是具有一點裂紋，就表示鍋爐壓力容器生產(chǎn)質(zhì)量不合格。造成鍋爐壓力容器出現(xiàn)裂紋的機理十分復雜，要是從形成條件及時機角度分析，主要可以分為四種，分別是熱裂紋、再熱裂紋、冷裂紋及層狀撕裂。裂紋具有十分顯著的方向性，超聲波檢測技術在實際檢測過程中，所得到回波可能較大也可能較小，要是按照不同K值探頭進行檢查，從多個角度射入，就能夠找到最大回波。

2.2 未熔合

未熔合主要表示金屬與目標金屬在焊縫存在缺陷，或者是金屬與金屬之間的焊接沒有完善，進而造成鍋爐壓力容器存在缺陷。要是從未熔合位置角度對于鍋爐壓力容器缺陷進行劃分，主要可以將其分為三種類別，分別是坡口未熔合、層間未熔合與根部未熔合。未熔合不僅僅能夠從位置方面進行判定，還能夠從方向角度進行判定，主要原因是由于未熔合屬于面狀缺陷。所以，不同K值在對于未熔合檢測過程中，所得到回波數(shù)量存在較大的差異。

2.3 未焊透

未焊透主要分為兩種，分別是中間未焊透及根部未焊透，在這兩種未焊透形成中，檢測回波起伏較大的是根部未焊透，回波現(xiàn)象十分顯著，現(xiàn)象明顯，之之在對于焊縫兩側(cè)檢測的時候，都能夠發(fā)現(xiàn)根部未焊透缺陷，回波幅度十分顯著。

3 鍋爐壓力容器缺陷檢測中超聲波檢測技術的應用

3.1 鍋爐壓力容器角焊縫超聲波檢測技術

超聲波檢測技術在對于角焊接位置進行系統(tǒng)檢測過程中，主要通過兩種方式檢測，分別是雙晶直探頭與斜探頭。雙晶直探頭檢測方法在實際應用過程中，主要是將探頭位于接管內(nèi)壁，進而對于筒體斜坡口位置是否存在未熔合問題，這種檢測方式無法對于焊縫根部所具有的未焊透缺陷進行檢測。雙晶直探頭所無法檢測的區(qū)域，就需要應用斜探頭檢測方式檢測。

（1）探頭選擇。超聲波檢測技術在對于角焊接檢測中正常情況下都是在接管側(cè)通過直射法與一次反射法，為了能夠讓超聲波在經(jīng)小經(jīng)管內(nèi)部上面具有良好的反射能夠，保證檢測的靈敏性及分辨率，可以按照接管厚度實際情況，生產(chǎn)針對性小景觀線斜探頭。

（2）探傷面的確定。由于鍋爐壓力容器結(jié)構(gòu)的影響，在對于角焊縫進行橫波檢測過程中，只能夠應用單面探傷，在筒板內(nèi)外進行檢測。橫波檢測之前，需要利用一次反射法的數(shù)學函數(shù)，將探頭所檢測的區(qū)域計算出來，角焊縫周圍余高及熱影響都會對于缺陷檢測造成影響，所以就需要在計算數(shù)值上添加角焊縫腰高及影響區(qū)域。按照三角函數(shù)關系原理，探頭在移動過程中遵循一次反射法原理，對于角焊縫區(qū)域進行檢測，要在對于根部未焊透缺陷檢測中，探頭界面基準為22.5mm。

（3）波形識別。探頭在對于接管內(nèi)部檢測過程中，焊縫金屬邊緣也就是角焊接蓋面位置，能夠正常收到接管及外部在檢測過程中所產(chǎn)生的回波，要是不仔細分析，就會出現(xiàn)檢測漏洞或者是錯誤分析情況。所以，探頭在移動過程中，還需要對于底波情況進行分析，進而對于焊縫與母材金屬之間的交接位置確定，這樣探頭就能夠在接管內(nèi)來回移動。探頭與標記位置在重合之后，底波要是還是較大，接管側(cè)就很有可能出現(xiàn)未焊透或者是未熔合缺陷。

3.2 鍋爐壓力容器內(nèi)壁裂紋超聲波檢測

超聲波檢測技術在對鍋爐壓力容器內(nèi)部裂紋檢測過程中，根據(jù)原有檢修設置，按照鍋爐壓力容器所具有的規(guī)格及形狀，用兩種K值斜探頭進行檢測，進而判斷鍋爐壓力容器內(nèi)壁是否存在裂紋缺陷。

（1）縱波檢測。在對于鍋爐壓力容器縱波裂紋缺陷檢測過程中，所應用探頭規(guī)格為2.5mhz、20mm，主要是鍋爐壓力容器之外，與外圓直接接觸，進行軸向性檢測。這種檢測方式主要能夠?qū)τ谥睆匠^2mm的裂紋檢測。

（2）環(huán)向缺陷的橫波檢測。在對于鍋爐壓力容器缺陷檢測過程中，主要利用兩種不同K值探頭進行檢測，進而將檢測結(jié)果進行對比，這兩個K值，分別為K1、K3。K1探頭在檢測過程中，主要是對于管座進行縱向及周向上的檢測，這種檢測方試很難發(fā)現(xiàn)容器是否具有良好的耦合性，主要還是以軸向檢測為主。K1探頭檢測主要目的就是判斷容器內(nèi)壁是否存在開口缺陷，對于裂紋深度無法進行精準測量，顯示屏上回波幅度最高的位置也就是容器裂紋最深的地方，探頭在不斷移動過程中，回波也不斷出現(xiàn)。K3探頭在對于管座檢測過程中，主要進行縱向檢測，周向檢測受到容器結(jié)構(gòu)的限制，回波特點及位置難以精確分析，進而也就無法找到容器內(nèi)部裂紋的具體位置。容器內(nèi)壁裂紋深度在不斷增加過程中，所得到回波也逐漸呈現(xiàn)直線狀態(tài)，信號最為顯著，顯示屏內(nèi)主要回波主要表示裂紋根部的情況。裂紋分布要是十分密集，探頭在移動過程中，由于受到不同裂紋回波的影響，反射波會逐漸消失。與此同時，裂紋根部回波在反射到顯示屏上面之后，能夠?qū)τ诹鸭y深度進行檢測。

（3）缺陷的定量測定與評定。在檢測過程中要是發(fā)現(xiàn)缺陷波，主要是通過探頭的前后移動，找到缺陷波最高值，然后再利用不同K值探頭對于缺陷深度進行測量。K1與L3斜探頭在共同應用之后，能夠?qū)⒘鸭y位置及深度顯示出來。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段，部分鍋爐壓力容器內(nèi)所具有的缺陷無法通過傳統(tǒng)檢測方法檢測處理，這樣就造成鍋爐壓力容器在實際運行過程中存在較大的安全隱患。應用超聲波檢測技術，能夠有效發(fā)現(xiàn)缺陷，進而有效解決缺陷，對延長鍋爐壓力容器使用壽命具有重要意義。

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TG115.28+5

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1671-0711（2016）12（下）-0067-02