超声无损检测在承压类设备检测中的应用研究

超声无损检测在承压类设备检测中的应用研究

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（1、国电科学技术研究院银川电力技术分院宁夏回族自治区银川市750000；

2、国电电力酒泉发电有限公司甘肃省酒泉市735000）

摘要：介绍承压类设备进行无损检测的必要性以及无损检测相关技术的概念和特点，重点分析超声无损检测对承压类特种设备进行焊缝检测的具体步骤和缺陷位置判定方法，并对超声无损检测未来的发展趋势进行了展望。

关键词：超声无损检测技术；承压类特种设备；焊缝检测

1引言

承压类设备主要是指锅炉、压力容器、压力管道等特种设备，通常是承载一定压力的密闭设备或管状设备，其在工业生产中的应用非常广泛，其在工作状态下承受的压力较高，且常用于处理高温、高压、易燃易爆等危险性物品，因此，承压类设备如果存在质量缺陷，其在承受较大压力的使用过程中就容易出现安全事故，造成巨大的经济损失甚至是人员伤亡等严重后果，所以国家对这些承压类特种设备具有严格的检测标准和管理要求。

2无损检测技术的相关概念

无损检测技术即NON-DestructiveTesting，简称NDT，又可以成为非破坏检查技术或非破坏性检测。此技术是一种不改变和破坏检测对象的理化性质的前提下，采用专业的检测仪器和配套的科学技术，对检测对象的表面结构、性质及其内部结构，包括检测对象的完整性、连续性、安全性等各项性能指标进行高灵敏度和高可靠性检查和评价的技术。目前在工业上比较常用的无损检测方法有超声检测、渗透检测、射线探伤、涡流检测和磁粉检测等。其中超声无损检测利用的是反射器和接收器等先进的电子仪器设备，对检测对象的超声信息进行提取，并对提取的信息进行分析和推断。此技术适用性强、检测深度大、检测过程方便快捷，而且检测过程对人体无害，并具有较低的检测成本，因此此技术的应用较为广泛[1]。

3超声无损检测技术应用于承压类特种设备焊缝检测

对于承压类特种设备的焊缝检测，超声波无损检测技术的原理就是利用高频率超声波良好的穿透能力，对由薄到厚、由表及里的焊缝缺陷信息进行采集，其可以快速检查焊缝内部质量，判断其壁厚与容器壁厚最小限制的关系，然后再进行进一步的强度校核，并判断是否对检测设备进行降压使用或维修等处理措施。由于其可以实现自动化检测和操作，操作过程较为方便，比较适用于在现场检查中对缺陷进行快速定量评价和检测，是目前国内外相关检测中应用最为广泛、使用频率最高的一种无损检测技术。其应用范围较广，通常应用于各种板材、复合板材、碳钢和低合金钢锻件、管材、棒材、奥氏体不锈钢锻件制造的锅炉、压力容器和压力管道等特种设备的对接焊缝、T型焊缝、角焊缝和堆焊层的检测中。本文以对承压类特种设备的焊缝检测为例，介绍其检测过程和判别方法。

3.1超声无损检测的步骤

采用超声无损检测技术进行检测时，一是在准备阶段，应严格按照超声检测技术的相关标准来确定检测时机，而且要确保被检测对象在检测过程中能对需要检测的部位进行充分检查，然后对可能影响超声检测结果的因素进行预处理，比如进行除锈或除污等操作；二是对超声检测所需的探头进行检查，确保探头的扫查覆盖率应大于探头直径的15%，并确保其扫查覆盖范围应包括带检测对象的整个被查区域；三是如果没有采用自动报警装置，需要对探头的扫查速度进行控制，应控制其速度不应超过150mm/s；四是对超声检测的灵敏度进行扫查，确保其灵敏度不应低于基准灵敏度；五是对机油、甘油等耦合剂进行合理选用，应确保选用的耦合剂具有良好的透生性和安全性；六是进行灵敏度的补偿。

3.2扫查探测和缺陷判别

通常对于焊缝的扫查探测采用的是锯齿型的扫查方式，而且规定其扫查齿距不应大于晶片宽度的1/2，如果在扫查过程中显示出存在缺陷回波，则应控制探头进行左右转动对缺陷部位进行环绕扫查，以对缺陷的具体位置进行确定，并进一步进行缺陷的定量和定性等工作。对焊缝缺陷的上部应采用二次波进行探测，而对于缺陷下部则需采用一次波和三次波进行探测。对缺陷位置的判定应分为以下两种情况进行讨论：第一种情况是探测对象的壁厚较小，不大于15mm时，通常以缺陷的水平距离的位置来对缺陷位置进行判定，如果缺陷的水平距离较小，而探头到焊缝中心线的距离较大，则缺陷的位置在探头一侧；如果缺陷的水平距离较大，而探头到焊缝中心线的距离较小，则缺陷的位置在远离探头的一侧；如果缺陷的水平距离与探头到焊缝中心线的距离相等，则缺陷的位置在焊缝中心上。第二种情况是探测对象的壁厚超过15mm时，则需采用常规的中厚板对接焊缝探伤的方法对缺陷位置进行判定。当扫查出的缺陷长度LF大于入射点到焊缝边缘的距离L，但小于L与焊缝宽度a的1/2之和时，则判定缺陷的位置在靠近探头的一侧；如果LF比L与a/2的长度大，但是小于L与a的和时，则判定缺陷的位置在原理探头的一侧；如果LF比L小，或者LF比L与a的和大，那么可以判定缺陷的位置不在焊缝中，而此缺陷可能是热影响区内的裂纹。

4承压类特种设备超声无损检测技术应用中的问题及发展

4.1超声无损检测向自动化、高精度、高速度、高分辨率的方向发展

目前随着计算机技术的发展，超声无损检测的自动化程度越来越高，而且由于目前工业化的进步和发展，对锅炉等承压类特种设备的性能要求也越来越高，所以对超声无损检测的精确度、速度和分辨率提出了更高的要求，而人工操作已经无法满足现代化工业生产的要求，需要普及超声检测设备的自动化，并采用先进的分析软件对检测结果进行高精度和高速度的分析和判定。

4.2超声成像技术的发展和应用

超声成像检测以超声C扫描为主，同时还有B扫、P扫、准三维现实。超声成像通过图像显示检测结果，直观性好，检测精度也高。成像方式有超声综合孔径聚焦成像、振幅距离聚焦成像、超声计算机层析成像等各种成像设备。手动超声成像检测方法与技术由于有更大的机动性和适用性，已经日益受到重视[2]。

5结语

目前超声无损检测在承压类特种设备的检测中应用最为广泛，且正在向自动化以及超声成像技术等方向发展，此外还有将数字式和智能型超声探伤仪融合在各种仪器中，提高其应用的便捷性和性价比，并且逐步向超声检测的高精度、高速度、高分辨率的智能化方向发展。

参考文献：

[1]刘昕.探究超声无损检测在承压类设备检测中的应用[J].化工管理，2015（23）：7-7.

[2]张金颖.超声无损检测在承压类设备检测中的应用[J].中国高新技术企业，2012（3）：81-82.