探析超声波探伤技术在锅炉压力容器检测中的应用

苏万清

摘 要： 锅炉压力容器检测的目的，在于检出容器的缺陷，预防安全事故。基于此，本文主要以超声波探伤技术为要点，对该技术在锅炉压力容器检测中的应用方法进行了分析。重点从容器缺陷的定位、缺陷检测干扰的预防方面，总结了技术的应用方法。并以锅炉压力容器“焊缝”为例，具体阐述了技术的应用流程，证实了技术的应用价值。

关键词： 超声波探伤技术；锅炉压力容器；焊缝

前言：近些年来，随着化工及电力行业的不断发展，锅炉压力容器的使用范围逐渐扩大。设备使用过程中，极容易受压力以及外界环境因素的影响，而出现裂缝等缺陷。如未及时发现缺陷，并对其进行处理，容易对容器的使用安全性造成影响。超声波探伤技术的应用，能够有效提高锅炉压力容器检测结果的准确度。因此，有必要对其应用方法进行分析。

1 超声波探伤技术的原理

超声波探伤技术指利用超声波对仪器的缺陷进行检测的技术，是用于检测仪器质量的重要技术。超声波信号频率为2--25kHz，为高频信号。如信号的传播介质均匀，则信号往往会呈直线式分布。简言之，如传播的介质不均匀，超声波的传播路线便会发生改变。检测完成后，观察超声波传播曲线有无变化，便可得到最终的探伤结果。超声波探伤技术由“终端”、“超声系统”、“IPC等部分构成”（见图1）[1]。

图1中，超声系统的功能在于与探头、显示屏等终端、控制卡等原件连接。在向各元件发出指令的基础上，利用系统的功能，接收待检测仪器所发出的信号。通过对信号特征的分析，判断故障类型以及所处位置。将该系统应用到锅炉压力容器的检测过程中，能够有效发现缺陷，提高仪器使用的安全性。

2 超声波探伤技术在锅炉压力容器检测中的应用方法

2.1 容器缺陷的定位方法

2.1.1 波束方向的确定

缺陷检测过程中，超声波的波束方向是否正确，是決定缺陷能否检出的主要因素。检测时，应确保波束的方向与探头方向一致。实践经验显示，如被检测容器的表面较为粗糙，当探头与物体接触后，极容易导致波束方向出现误差，对缺陷检测结果造成影响[2]。此外，如物体的体积较大，缺陷定位效果同样会受到影响。因此，锅炉压力容器检测前，有关人员应首先确保其表面光滑无污染。如上述因素无法在检测前排除，则应将其纳入到检测结果的分析过程中。应充分考虑各因素对检测结果准确性的影响，避免导致缺陷定位错误。

2.1.2 预防数据读取偏差

超声波数据的读取是否存在误差，一定程度上取决于仪器是否存在缺陷。为解决上述问题，缺陷检测人员应在检测前，及时对仪器进行调试及校准。如发现仪器本身存在故障，则应对其进行更换。导致数据出现偏差的直接原因，在于仪器水平线存在偏差。检测人员需对该偏差进行预防，提高检测结果的准确性。超声波探伤时，探头的实际轴线，应与其几何中心轴线相互重叠。如不重叠，容易导致“双峰”现象出现，进而导致工作人员无法对故障进行明确的定位。因此，缺陷检测时，必须确保探头无故障。

2.2 缺陷检测干扰的预防

2.2.1 衰减的预防

超声波探伤技术应用过程中，工作人员需利用耦合剂，对容器进行涂抹。在此过程中，耦合剂的涂抹厚度，是决定其超声波阻抗能力的主要因素。如待检测的容器，具有表面粗糙的特征。即使涂抹耦合剂，检测效果同样会出现较大的误差。此外，检测仪器的耦合状态，以及物体的耦合状态，同样会对缺陷定位的准确度造成影响。必须保证两者一致，或保证差异在允许的范围内，方可使缺陷的定位精度得以提升。

2.2.2 性能干扰的预防

超声波探伤仪器，具有精度高、复杂度强的特征。如仪器本身性能出现异常，缺陷检测结果必然出现异常。以折射角为例：容器缺陷检测时，超声波探头需与容器直接接触。长期使用的过程中，探头较容易出现斜楔，致使磨损问题发生。根据磨损位置的不同，探头所探测到的折射角同样不同。通常情况下，探头的磨损情况，与扩散角之间呈显著正相关。扩散角越小，探头指向性越强，探测结果的准确度越高。可见，预防探头磨损较为重要。

2.3 超声波探伤技术的应用实例

本部分以锅炉压力容器钢板“焊缝”为例，阐述了技术的应用方法：

2.3.1 曲线的绘制

锅炉压力容器钢板“焊缝”检验所参考的曲线，以“距离-波幅”曲线为主。可采用对比法，得到测量结果。根据缺陷类型的不同，焊缝的级别同样不同。通常情况下，如裂缝以纵向为主，板厚处于4--50mm之间。当为纵向缺陷时，波幅应为6dB。如为横向，则缺陷的波幅等级，应为10dB。检测时，检测人员应首先涂抹耦合剂，并将探头置于待检测容器之上。由此得到“距离-波幅”曲线，以及信号的传播曲线。通过对曲线的观察，便可达到评定缺陷的目的。

2.3.2 缺陷的评定

缺陷评定的要点，在于对其长度进行判定。判定时，如最大反射波幅处于“定量线”与“判废线”之间的区域。则<10mm的缺陷，均应记为5mm。如某容器存在两处缺陷，两者间距处于8mm之内。则需将两个缺陷的长度相加，以总和为最终的缺陷长度。如两者的间距>8mm，则应分别给予记录。采用上述方法判定缺陷，能够有效提高判定结果的准确性。且能够有效预防评级错误，提高锅炉压力容器缺陷的检出率，使缺陷得到及时的弥补。

2.3.3 结果的判别

当得到缺陷的长度指标后，需对其危险性进行判别。危险性较大者（如：裂纹），应重点给予处理。如危险性较小，则应继续对其波幅进行观察。根据观察结果，判断是否对裂缝予以返修。锅炉压力容器的缺陷等级，共包括三级。容器板材的厚度，则分为4--50mm、4--100mm以及4--300mm三大等级。有关领域需根据板材的厚度、缺陷的等级，分别拟定缺陷的修复方案。确保检测出的缺陷，能够被及时弥补，避免对化工等行业的运行安全性造成影响。

结论：综上所述，在确定波束方向的基础上，预防数据读取误差，能够有效提高超声波探伤数据定位的准确性。检测过程中，积极预防衰减与性能干扰，则能够有效减小结果的误差。可见，超声波探伤技术的应用，对锅炉压力容器缺陷检出率的提高，具有重要意义。化工及电力领域可考虑大力引进该技术，对容器的缺陷进行检测。提高容器使用的安全性，达到减少故障的目的。

参考文献

[1]季承玺，陶兰兰.试论锅炉压力容器检验中无损检验技术的运用[J].化工管理，2018，25（22）：134-135.

[2]吕安明.模具钢4Cr5MoSiV1超声探伤缺陷的分析和工艺改进[J].特殊钢，2018，39（04）：66-69.