馬 駿

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)在鍋爐檢測中的應(yīng)用

馬 駿

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)所指的是通過斷面二維信息、三維空間結(jié)構(gòu)判斷被檢測物體是否存在缺陷的新技術(shù)，隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，在工業(yè)領(lǐng)域得到了很大的推廣，在鍋爐檢驗中也越來越普及。本文首先探討數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)的原理及其優(yōu)缺點，隨后分析該技術(shù)在鍋爐檢測中的實際應(yīng)用。

數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)；鍋爐檢測；應(yīng)用價值

鍋爐壓力容器是國民經(jīng)濟發(fā)展中非常重要的設(shè)備，在化工、能源、科研等各個行業(yè)及領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用，但是受到鍋爐壓力容器密封性、介質(zhì)和承壓能力的影響，具有發(fā)生爆炸和燃燒起火的風(fēng)險，從而危及到人的生命財產(chǎn)安全，甚至引發(fā)環(huán)境污染事故。因此，全球范圍內(nèi)均將鍋爐壓力容器列為重要的監(jiān)檢產(chǎn)品。超聲檢測技術(shù)是工業(yè)中常用的無損檢測方法，通過數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)能夠得到斷面的二維信息與三維結(jié)構(gòu)，從而判斷是否出現(xiàn)損傷，在工業(yè)領(lǐng)域有著非常重要的價值，本文主要探討數(shù)字化超聲探傷掃描技術(shù)在鍋爐檢測中的實際應(yīng)用。

一、數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)原理

數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)是非常重要的無損檢測手段，也是與X射線技術(shù)并列的檢測方法。作為一種新生技術(shù)，數(shù)字超聲探傷掃描技術(shù)受到微型計算機的影響較大，通過連接從而實現(xiàn)對某種工件的自動化探傷及簡單的信號處理。其中數(shù)字信號的處理需要通過特定的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)，數(shù)字超聲波探傷掃描進行的處理，主要是將信號中的噪聲去除。超聲信號通過接收與放大之后，通過AD模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送給電腦，隨后計算機對時間與位置超聲波型進行復(fù)雜處理，從而得到實際的探傷掃描數(shù)據(jù)，并能夠進行打印和報警。

（一）A型超聲波探傷掃描

該技術(shù)指的是通過調(diào)幅將回升顯示到熒光屏，其中X軸和Y分別表示探測物體的深度及回波的脈沖振幅。通過超聲波探頭定點發(fā)射返回的超聲波能夠快速對曲線繪制的形態(tài)及深度進行判斷。通過分析波形及密度還能夠開展相關(guān)的定性分析，這一技術(shù)受到二維剖面圖信息不全的影響，需要由專業(yè)的、具有豐富實踐經(jīng)驗的操作人員對得到的信息進行分析。

（二）B型超聲波探傷掃描

B型超聲波探傷掃描技術(shù)則是通過弧度調(diào)制成像的技術(shù)，顯示屏上的圖像就是背側(cè)物件的剖面圖。通過B型超聲波探傷掃描技術(shù)能夠得到被掃描目標深度方向的全部反射波，快速電子掃描能夠進一步得到水平方向的檢測數(shù)據(jù)，能夠按照一定的順序?qū)⒉煌疃扰c位置的結(jié)果反射回來，每一幀都能夠得到一簇垂直斷面圖。

（三）C型超聲波探傷掃描

C型超聲波探傷掃描通過多元憲政掃描得到平面X坐標和Y坐標，從而反映出綜合的軌跡。X軸的掃描機理類似于B型技術(shù)，Y軸上則是利用機械驅(qū)動過程中線探頭的位移而得到結(jié)果。C型超聲波探傷掃描的關(guān)鍵在于接受回路中必須設(shè)定有進程選擇開關(guān)，對這一開關(guān)進行控制從而實現(xiàn)控制模板對回波信號強度的調(diào)整，進而得到各個深度的圖像數(shù)據(jù)。

（四）D型超聲波探傷掃描

D型超聲波探傷掃描技術(shù)同樣與B型技術(shù)有著較大的相似之處，不同的是D型超聲波探傷掃描技術(shù)最終得到的是被檢測對象的側(cè)面圖，通過D型超聲波探傷掃描技術(shù)，被檢測的界面反射回波與探頭發(fā)射聲束之間相互疊加，進而得到深度不一的界面回波，完成掃描之后即可以得到二維超聲斷層圖像。

（五）衍射時差掃描

衍射時差掃描技術(shù)屬于近年來新興的方法，其原理在于通過超聲脈沖散射得到反射及衍射信號，得到信號通過被檢測對象內(nèi)部缺陷時的情況，從而得到內(nèi)部缺陷信息。如果被檢測對象的表面潔凈，則缺陷衍射信號會反映在衍射時差圖上。

二、數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)的優(yōu)缺點

超聲波在不同的介質(zhì)中傳播會發(fā)生不一樣的反射現(xiàn)象，如果探測對象的缺陷尺寸超過超聲波波長，就能夠通過反射過程表現(xiàn)出來。但是如果缺陷的尺寸非常小，則可能出現(xiàn)聲波繞過射線的現(xiàn)象，從而無法實現(xiàn)反射；超聲波具有非常好的方向性，并隨著頻率的提高而上升，在較窄的情況下能夠輕易的辨別出曲線的位置。通過數(shù)字超聲波探傷掃描，對鍋爐檢測具有很高的靈敏性，需要的檢測周期較短。相比應(yīng)用X射線還能夠在一定程度上節(jié)約成本，不會對檢測工作人員的身體造成影響。不過超聲波探傷掃描技術(shù)對鍋爐的要求較高，比如其工作平面要求光滑，且在厚度較小的零件檢測中不太適用；此外，該技術(shù)檢測得到的缺陷并不是直觀的，需要專業(yè)的、具備實踐經(jīng)驗的檢驗人員才能夠辨別出缺陷所在。

三、數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)在鍋爐檢測中的應(yīng)用

當前我國鍋爐檢測中應(yīng)用數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)的執(zhí)行標準為JB/T4730-2005。常見的鍋爐檢測缺陷有氣孔、未焊透、夾渣、未熔合以及裂紋等。使用數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)對鍋爐與材料、鍋爐制作以及鍋爐焊縫等進行檢測過程中，對其探傷比例、合格的級別等均有相關(guān)的規(guī)定。對于檢查的時機，情況下，要求碳素結(jié)構(gòu)鋼在焊縫冷卻到環(huán)境溫度之后進行探傷掃描，而低合金結(jié)構(gòu)鋼在焊接完成24h之后進行檢測，檢測之前應(yīng)當了解工件木材厚度等基本信息。在每次進行探傷掃描檢測之前，都應(yīng)當通過標準試塊校準儀器對校準面板曲線進行調(diào)整，從而保證探傷結(jié)果的精確。首先，對探測面進行修正，對表面的氧化物、凹陷以及銹蝕等進行清理，滿足相應(yīng)的光潔度要求。第二，選擇的耦合劑，應(yīng)當綜合考慮其附著率、流動性、黏性以及對工件表面材料的腐蝕性等。第三，根據(jù)板材的厚度對儀器的掃描速度進行調(diào)節(jié)。第五，選擇初探傷或者精探傷方式。例如通過精探傷對缺陷的分布予以了解，對其程度進行定性、定位；通過前后、轉(zhuǎn)角、左右等方式發(fā)現(xiàn)缺陷性質(zhì)。最后，對探傷結(jié)果進行分析，如果存在內(nèi)部缺陷則應(yīng)對其進行深入的判定。

（一）在鍋爐隱蔽角焊縫中的檢測

數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)檢測鍋爐隱蔽角悍縫，首先需要根據(jù)厚度選擇探頭。隨后確定時記得看上面，在進行橫波檢測之前必須作出估算、確定區(qū)域的分界線，從而借助矢量加減過程讓出探頭移動的基準線；隨后根據(jù)使用曲面屏鼻孔掃描線的位置進行調(diào)整，這一過程中同時要做好靈敏度的檢查，以面對之后的數(shù)據(jù)造成誤差；最后要對波形進行識別，加強對于接管與筒體外幣回撥之間的分辨，避免誤判以及漏檢的出現(xiàn)。判別過程中，如果發(fā)現(xiàn)探頭和標記重合位置底波強度較大，可能是未焊透、也可能是存在內(nèi)部缺陷。

（二）在鍋爐內(nèi)壁裂紋檢測中的應(yīng)用

數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)對鍋爐內(nèi)壁裂紋檢測過程中，應(yīng)當選擇2.5MHz的探頭進行檢查，密切直徑在2cm左右。具體檢測方法是將探頭放置在被檢測對象的外緣面，通過直接接觸得到相關(guān)的數(shù)據(jù)。根據(jù)無缺陷可以反射回波的原理，則很快能夠找到容器的缺陷部位。在對內(nèi)壁環(huán)形缺陷進行檢查的過程中，需要應(yīng)用K1與K3兩種探頭進行掃描從而得到最佳的結(jié)果。對于正項范圍的缺陷使用K1探頭檢驗，如果存在裂紋則顯示器上會有相應(yīng)的斷交反射曲線出現(xiàn)。通過K1進行定性掃描結(jié)束之后，具體到裂紋的實際深度評判具有較大的難度，因此就需要使用K3探頭進一步檢測。由于直接獲得內(nèi)部裂紋開口的反射波可能性較低，得到的實際信息主要反映的是裂紋根部狀況。因此，根據(jù)裂紋根部反射波進行裂紋深度的定量分析則更加容易，能夠很大程度上提高工作效率。

結(jié)語

隨著科學(xué)水平的提高，工業(yè)生產(chǎn)中無損檢測方法越來越多，例如常見的超聲波探傷、射線探傷、滲透以及磁法等。相對于其他的無損檢測方法，超聲波探傷掃描技術(shù)具有較大的優(yōu)勢，能夠較為準確地對工件內(nèi)部缺陷進行定性定位，且具有分辨率高的特點。但是超聲波探傷掃描技術(shù)應(yīng)用實踐中尚存在較多的影響因素，在今后的工作中還需要對這些因素進行分析研究，促使超聲波探傷技術(shù)更好地應(yīng)用在鍋爐檢測過程中。

［1］宋黎明.數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)在鍋爐檢測中的應(yīng)用［J］.金屬材料與冶金工程，2011（2）：40-43.

［2］姚陽明.數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)在鍋爐檢測中的應(yīng)用研究［J］.建材與裝飾，2013（24）：179-180.

［3］張忠.數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)在鍋爐檢測中的應(yīng)用分析［J］.中國科技縱橫，2014（16）：84-85.

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