聶秀波 徐曉龍 盧振優(yōu)

摘要：壓力容器在進(jìn)行工作期間，如果能夠通過無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，就能夠提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備材質(zhì)和焊接結(jié)構(gòu)內(nèi)存在的缺陷，在設(shè)備運(yùn)行中及時(shí)檢測(cè)出有無缺陷發(fā)生惡化、是否有新的裂紋出現(xiàn)，從而能夠保證所有工作設(shè)備的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：壓力容器;超聲檢測(cè);研究分析

采用縱波信號(hào)來判斷缺陷和通過縱波波速來計(jì)算缺陷的位置，就不易與速度較慢的橫波信號(hào)相混淆，檢測(cè)結(jié)果發(fā)生差錯(cuò)的幾率幾乎為零。

1.超聲檢測(cè)頻率選擇

超聲波檢測(cè)對(duì)缺陷的識(shí)別能力在很大程度上取決于超聲波頻率的選擇，頻率的選擇至關(guān)重要，必須根據(jù)具體的檢測(cè)環(huán)境合理的地選擇。頻率越高，波長(zhǎng)越短，超聲聲束較窄，會(huì)減小擴(kuò)張角，能量會(huì)集中，較高的頻率能夠增強(qiáng)超聲波的穿透力和提高聲束指向性，具有較高的分辨力，因而能夠發(fā)現(xiàn)較小的缺陷，而且缺陷定位準(zhǔn)確。但是頻率越高，超聲波的衰減越強(qiáng)，而且掃查范圍比較小，只能檢測(cè)出聲束軸線周邊的缺陷，因而降低了檢測(cè)效率。對(duì)于粗糙的檢測(cè)面，高頻聲波會(huì)發(fā)生較大的散射，散射過程引起的彈性波能量傳播方向與入射波不重合，因此很難射入被檢工件。當(dāng)頻率過高或金屬晶粒太大時(shí)，超聲波的波長(zhǎng)會(huì)與晶粒大小相當(dāng)甚至小于晶粒大小，此時(shí)超聲能量衰減非常明顯，超聲波難以穿透被檢工件。較低的頻率又會(huì)降低系統(tǒng)對(duì)缺陷的識(shí)別能力。

超聲檢測(cè)中聲束能量的衰減限制了超聲頻率的上限值;超聲檢測(cè)靈敏度，聲束指向性和脈沖寬度等共同決定了超聲頻率的下限值，因此必須根據(jù)這些現(xiàn)有檢測(cè)條件合理的選擇檢測(cè)頻率。由于壓力容器缺陷檢測(cè)要求非常高，缺陷靈敏度一般低于0.5mm，因此需要選擇較高的頻率（選為15MHz）。

2.超聲檢測(cè)系統(tǒng)要求

在對(duì)壓力容器進(jìn)行超聲檢測(cè)時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)高效率、高精度的檢測(cè)結(jié)果，需要對(duì)整個(gè)超聲檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行一系列的技術(shù)控制，如下是超聲檢測(cè)時(shí)的幾點(diǎn)通用要求：

2.1超聲探頭的要求

對(duì)曲面構(gòu)件進(jìn)行超聲探傷時(shí)，由于超聲信號(hào)的發(fā)射和接收過程比較麻煩，對(duì)超聲探頭的要求比規(guī)則平面高很多。工件結(jié)構(gòu)形狀容易造成超聲波的散射或聚焦，這樣信號(hào)會(huì)產(chǎn)生較大的衰減，超聲探頭主要包括增益、信噪比、探頭晶片尺寸、超聲探頭的晶片等幾個(gè)要素。在超聲檢測(cè)時(shí)，對(duì)于75mm以下的工件，材料是鐵素體鋼時(shí)可參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的探頭，但奧氏體及其它有著高衰減性的材料，則需要加大晶片的尺寸以及減小探頭的公稱頻率。對(duì)于75mm以上的工件則必須通過探頭組合的方法進(jìn)行檢測(cè)。

2.2對(duì)工件型面的跟蹤

在超聲檢測(cè)時(shí)，為了不發(fā)生漏檢，需要對(duì)工件表面進(jìn)行型面跟蹤。如果被檢工件的表面是平面或近似平面，探頭檢測(cè)路徑較為簡(jiǎn)單，但工件表面形狀較為復(fù)雜時(shí)，工件表面會(huì)造成超聲聲束的聚焦或發(fā)散。因此，在對(duì)壓力容器進(jìn)行超聲檢測(cè)時(shí)掃查器需要能夠?qū)ぜ兔孢M(jìn)行跟蹤。

2.3檢測(cè)靈敏度的控制

在對(duì)工件進(jìn)行超聲檢測(cè)之前，需要在標(biāo)準(zhǔn)試塊上對(duì)系統(tǒng)的靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后的靈敏度用作工件檢測(cè)的依據(jù)，但對(duì)于形狀不是很規(guī)則的工件，因?yàn)楣ぜ喜煌c(diǎn)間的聲能量衰減不同，不應(yīng)該使用相同的檢測(cè)靈敏度。用脈沖反射法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，常用偽彩色表示檢測(cè)結(jié)果，不同的幅值選用不同的顏色來表示，這樣可以直接通過顏色的變化來獲取聲衰減信息。設(shè)置好調(diào)色板顏色后，通過顏色判斷檢測(cè)圖像中人工缺陷的大小是否與真實(shí)缺陷大小一致，如果一致就可以用作檢測(cè)靈敏度，如果檢測(cè)缺陷尺寸比實(shí)際值大，則應(yīng)該通過提高超聲增益來改善靈敏度，反之亦然。

3.超聲圖像軟件功能

整個(gè)超聲掃描檢測(cè)過程都是通過掃描軟件來管理控制的，它是整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的中心，因此掃描軟件管理功能的完善性直接決定了掃查系統(tǒng)的性能，好的掃描軟件應(yīng)該包含如下功能。

（1）數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集功能主要記錄被檢工件各個(gè)掃描點(diǎn)的超聲波幅度值與渡越時(shí)間，為了對(duì)缺陷進(jìn)行分析，還應(yīng)該記錄掃描點(diǎn)的A方式掃描波形。

（2）設(shè)置檢測(cè)參數(shù)功能，其主要是根據(jù)不同需求對(duì)整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行不同的參數(shù)設(shè)置，所需設(shè)置部分包括打印機(jī)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、高速超聲信號(hào)采集卡、探傷儀檢測(cè)等。

（3）數(shù)據(jù)庫管理，該功能對(duì)數(shù)據(jù)的分析提供了很大方便，它主要是進(jìn)行項(xiàng)目管理、數(shù)據(jù)檢索、備份歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)和操作的記錄等。

（4）掃描波形處理，該功能主要是對(duì)掃描檢測(cè)波形進(jìn)行各種處理以方便識(shí)別，它主要包括噪聲濾除功能、小波分析功能、波形幾何變換功能、波形分析功能等等。

（5）圖像處理，超聲檢測(cè)的核心就是圖像處理，超聲檢測(cè)信號(hào)中含有多種噪聲和缺陷信號(hào)，有時(shí)必須對(duì)檢測(cè)圖像進(jìn)行各種復(fù)雜處理才能獲得準(zhǔn)確的缺陷信息，該功能主要包括A、B、C三種成像功能、調(diào)色板顏色設(shè)置功能、缺陷邊緣銳化功能、聲像組合和對(duì)圖像進(jìn)行各種幾何處理等功能。

結(jié)論

綜上所述，本文根據(jù)壓力容器的特點(diǎn)選擇了對(duì)其檢測(cè)時(shí)所用的方法，重點(diǎn)對(duì)超聲檢測(cè)要求作了分析，分析如何選擇超聲探頭和其檢測(cè)位置。進(jìn)而解決了超聲檢測(cè)方法中存在的檢測(cè)精度低、檢測(cè)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題。

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