數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)在鍋爐檢測中的應(yīng)用

朱 磊 王鳳琴

(河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

1 超聲波探傷技術(shù)的原理

1.1 A型超聲波掃描。A型超聲探傷檢測通過調(diào)幅技術(shù)將回聲顯示到熒光屏上，熒光屏上的坐標(biāo)X軸表示所探測物體的深度，而Y軸表示的是回波的脈沖振幅，通過探頭定點(diǎn)發(fā)射所返回的超聲波可以判斷出缺陷的形態(tài)以及深度。通過分析回波的波峰波密等特性還能建立一定程度的定性分析。但是由于熒光屏上所顯示的二維剖面圖信息不全面，所以需要由專業(yè)的操作者對所得信息進(jìn)行分析。

1.2 B型超聲波掃描。B型超聲波掃描技術(shù)借助弧度調(diào)制來成像，圖像上所顯示的是被測物件的剖面圖。在B型超聲波掃描下，物件的深度方向的全部反射波都能夠反射出來。而在水平方向上則通過快速的電子掃描來完成檢測工作，按照順序?qū)⒉煌恢眉安煌疃鹊那闆r由反射回波傳遞回來。每完成一幀的掃描，便可以得到一簇超聲波帶來的垂直斷面圖。

1.3 C型超聲波掃描。C型超聲波掃描是通過多元線陣掃描技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，通過在平面上做出X、Y坐標(biāo)來反應(yīng)綜合的軌跡規(guī)劃問題。X軸方向上所用到的機(jī)理與B型超聲波掃描類似，而Y軸上是通過機(jī)械驅(qū)動(dòng)時(shí)線探頭的位移。要得到一定探測深度的C型成像圖必須在接收回路中設(shè)定進(jìn)程選擇的開關(guān)，然后對開關(guān)制定控制環(huán)節(jié)，這樣可以通過控制模塊來調(diào)整回波的信號強(qiáng)度，便于得到各個(gè)深度的聲波圖。

1.4 D型超聲波掃描。D型超聲波探傷檢測技術(shù)與B型超聲波探傷檢測技術(shù)的顯示方式較為相似，但是D型超聲波探傷檢測所得到的是檢測物體的側(cè)面圖，D型超聲波所檢測的所有界面的反射回波會(huì)與探頭所發(fā)射的聲束相疊加，逐次得到不同深度的界面回波，在N幀完成掃描過程后就能得到二維的超聲斷層圖像。

1.5 衍射時(shí)差法。衍射時(shí)差法近年來開始興起，它的原理是利用超聲脈沖散射得出的反射和衍射信號通過被測原件內(nèi)部缺陷時(shí)發(fā)生的衍射情況來得到原件內(nèi)部缺陷的信息。如果被檢測的原件表面非常潔凈，那么有關(guān)缺陷情況的衍射信號就可以反映在衍射時(shí)差圖上。

2 數(shù)字超聲波探傷檢測技術(shù)的應(yīng)用

2.1 檢測鍋爐隱蔽角焊縫

首先要選擇探頭，根據(jù)接管壁的厚度來選配適用的聚焦探頭；第二步則是要確定探傷面，在橫波檢測前必須做出一定的估算，并做出區(qū)域分界線，借助矢量加減來找到探頭移動(dòng)的基準(zhǔn)線；第三步則要適用曲面平底孔來調(diào)節(jié)掃描線，保證掃描線的規(guī)整，另一方面還要做好靈敏度的檢驗(yàn)工作；最后要識別波形，注意分辨接管或筒體外壁的回波，避免出現(xiàn)誤判或漏檢的情況，如果發(fā)現(xiàn)探頭與標(biāo)記相重合的地方底波強(qiáng)度較大，那么未焊透或未熔合等缺陷肯定存在。

2.2 內(nèi)壁裂紋檢測

用超聲波檢測內(nèi)壁的裂紋需要使用2.5兆赫茲的探頭，且探頭的直徑一般在2厘米左右。將探頭置于容器的外圓面，通過直接接觸來檢測，容器的無缺陷部位可以反射回波，那么就很容易找到缺陷部位。

檢查容器的環(huán)形缺陷時(shí)需要用K1和K3兩種探頭進(jìn)行掃描，在縱向范圍和周向范圍內(nèi)用K1探頭來檢測，如果內(nèi)壁有裂紋，那么顯示器上會(huì)有斷交反射曲線。在K1探頭的定性掃描完成后，對裂紋的深處做出評測就有相當(dāng)?shù)碾y度，因此，這時(shí)需要用到K3探頭?？紤]到獲得內(nèi)壁裂紋開口處的斷交反射波不太實(shí)際，因此所得到的信息主要反映的是裂紋根部的情況。在裂紋根部的反射波進(jìn)入掃描區(qū)時(shí)，定量分析裂紋深度就容易多了。

3 數(shù)字超聲波探傷技術(shù)相關(guān)問題

3.1 數(shù)字超聲波探傷技術(shù)的特點(diǎn)

超聲波在不同介質(zhì)傳播時(shí)，會(huì)在各介質(zhì)的表面出現(xiàn)發(fā)射現(xiàn)象，因此，如果所探測到的缺陷的尺寸超過超聲波的波長就會(huì)在反射過程中反映出來，但如果缺陷的尺寸較小，聲波會(huì)繞過射線從而不能實(shí)現(xiàn)反射；超聲波具有良好的方向性，且其方向性會(huì)隨著頻率的提高而有所提升，在較窄的波束中輻射就能輕易辨別缺陷位置；超聲波的傳播能量很強(qiáng)，每一兆赫的超聲波能傳遞的能量為一千赫茲聲波的一百萬倍。

3.2 超聲波探傷的優(yōu)缺點(diǎn)

數(shù)字超聲波探傷檢測具有較高的靈敏度，所需的檢測周期較短，且與應(yīng)用X射線相比節(jié)省了檢測成本，對檢測人員的身體沒有很大的影響。但數(shù)字超聲波檢測探傷技術(shù)對檢測鍋爐本身有很高的要求，其工作平面必須平滑，另一方面，數(shù)字超聲波檢測的缺陷并不直觀，只有具備長時(shí)間實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員才容易辨別出所檢測的鍋爐存在的缺陷，因此數(shù)字超聲波探傷檢測技術(shù)在厚度較大的零件檢測中較為適用。

4 結(jié)語

本文對數(shù)字超聲波探傷掃描的原理，即A、B、C、D四個(gè)類型的超聲波掃描法以及衍射時(shí)差法做出了詳細(xì)的介紹，同時(shí)也將數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)在鍋爐檢測中的運(yùn)用闡述清楚，對隱蔽角焊縫和內(nèi)壁裂紋檢測情況做出詳細(xì)敘述，最后找到數(shù)字超聲波探傷掃描技術(shù)中的一些優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)對其技術(shù)特點(diǎn)做出了詳盡的描述，旨在為相關(guān)人員的工作提供參考。

[1]石鋒,謝建平,梁椏東.超聲波探傷檢測的影響因素分析及監(jiān)督與控制[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2012(25).