摘要：在压力容器使用过程中，其质量与安全都要通过多种作业来确保。利用超声检测技术，可以确保整个检测的质量和工作效率。本文论述了超声检测技术和其在压力容器中的应用，为今后在工程实践中的应用奠定了基础。
关键词：压力容器；超声检测技术；检验质量
1.压力容器定期检查
压力容器的定期检查作为确保容器安全运行的关键措施，发挥着非常重要的作用。在容器的定期检查中，通常通过宏观检查、壁厚测量和表面缺陷检测来进行容器本体的检查。然而，对于含有有毒和有害介质的容器，检测和监测埋藏缺陷对于评估容器的安全状态至关重要。超声波检测作为一种高度敏感和高效的检测方法，以及其不断发展和成熟的新方法和工艺，已广泛应用于集装箱的定期检验。本文主要介绍脉冲反射超声检测和衍射时差超声检测在压力容器定期检验中的应用。
2超声波检测方法介绍
超声检测方法有多种分类方法。根据原理可分为脉冲反射法、衍射时差法、穿透法和共振法；按显示方式分类，可分为A型显示和超声成像显示（细分为B型、C型、D型、S型和P型显示）；根据波形分类，可分为横波法、纵波法、表面波法、蠕动波法和平板波法。每种特定的检测方法都是不同分类方法的组合，每种检测方法都有其优点和局限性。根据检测对象的特点选择不同的检测方法，或使用两种以上方法的组合，实现优势互补。超声检测方法很多，包括脉冲反射超声检测方法、衍射时差超声检测、超声相控阵检测技术等，各种检测方法都有优缺点。脉冲反射超声检测方法不能直接显示缺陷位置并记录缺陷，其检测结果受人为因素影响较大。大多数时候，判断缺陷的危害需要非常丰富的测试经验。然而，该方法具有检测效率高、检测成本低和检测盲区小的特点。衍射时差超声检测技术的局限性在于，检测表面与底面之间存在较大的盲区，横向缺陷的检测不可靠。这种不可靠性主要是由于衍射时差超声检测的非平行扫描图像中横向条带缺陷或平面缺陷的显示容易被误判为点缺陷。当然，衍射时差超声检测有其独特的优势，主要在于检测结果可以记录并存储在图像中，检测灵敏度高，缺陷高度和深度的测量精度高。
3.压力容器超声检测技术的应用优势和步骤
3.1压力容器超声检测技术的应用优势
在压力容器的检测中，非破坏性检测是一项重要的技术，其检测技术种类繁多。在压力容器的实际测试中，超声技术是一种行之有效的方法。采用超声波探伤技术，不会损伤工件及物料。对压力容器零件的外观和内部结构进行声学性能检测。利用超声技术对提高测量效率具有重要意义。超声技术在实际中的应用，必须与破坏性技术相结合，因此，要根据实际情况和使用目的来确定其使用时机和方式。采用超声技术可以有效地减少测试费用，防止对压力容器的损伤，提高测试质量。
3.2压力容器超声检测技术应用步骤
在实际使用压力容器的超声波检测中，存在着各种不同的检测手段。脉冲反射法的应用主要是在脉冲波进入工件后，沿着特定的方向发射，在存在不同阻抗性的交界面上产生反射，由此得到对应的超声信号，并对其进行波形分析，以判定其缺陷。在使用脉冲探测技术时，必须遵循相关的步骤，并针对压力容器的缺陷，选取合适的检测面。超声缺陷的主要反射面与光束轴线几乎是垂直的。结合产品结构及工艺要求，选用适合的设备。针对压力容器的声学、结构特点，选用不同的超声检测技术。在这个过程中探头和工件表面的气体应该用耦合剂清除。在所用的耦合剂中，通常用到的是水和油类，而化学浆料应用更多。
该耦合剂具有较低的使用成本和良好的性能。然而，应注意耦合层的厚度及工件的表面粗糙程度。这些都与超声技术在实际中的使用情况密切相关。
4.超声检测技术在压力容器中的应用
4.1压力容器钢板的超声波检测
由于钢板是压力容器的外壳，大多数压力容器钢板的厚度为8~40mm。制造过程采用超声波局部浸没法进行检验，并采用接触法进行重新测试。当对厚度小于6mm的薄板进行超声波检测时，通过单晶直探头法，板材厚度会存在盲区，缺陷不易确定，因此兰姆波探伤可以在应用中起到很好的作用。当对厚度为6~20mm的钢板进行超声波探伤时，使用双晶直探头进行科学操作更为方便。其频率设置在2MHz具有良好的应用效果，芯片面积不能小于150mm2。通过CBI标准试块调整探伤灵敏度，确保探伤整体效果。钢板厚度大于20mm的压力容器超声波检测过程中，需要通过2.5MHz（板厚＜40mm）或5MHz（板厚＞250mm）单晶直探头（晶片直径：Φ14mm-25mm）不同厚度钢板的超声波检测操作方法也会有所不同。例如，在检测复合板时，需要加强对扫描方式的控制，沿着钢板宽度方向扫描，间隔5cm平行线扫描。
4.2高压螺栓超声波检测
在压力容器超声波检测技术的应用中，高压螺栓的超声波检测也非常重要。在实际操作中，应注意按照相应标准的要求进行检测，以提高检测的整体质量和效果。对于超声波检测，需要根据相应规范检查是否有裂纹。在测试过程中，螺栓和端部可以通过纵波小K值角探头和纵波斜入射测试，从而保证测试效果。在检查螺栓和螺柱的无螺纹部分时，需要对频率为2.5MKz的横波角探头进行轴向检查，以确保检查的整体质量。通过在纵波斜入射测试和横波轴向测试中对待测工件的材料进行科学检查，可以保证测试的整体质量。
4.3无缝钢管和锻件的超声波检测
在使用压力容器焊缝超声波无损检测技术时，有必要了解焊缝对整个压力容器的重要性。焊缝质量直接影响压力容器的基本质量、直接寿命和安全性能。目前，我国压力容器焊缝的无损检测普遍采用超声波无损检测技术。与其他技术相比，超声波技术具有明显的优势。例如，当焊缝中存在熔化或裂纹的质量问题时，可以使用超声波检测来简单而清晰地检测。现阶段，我国的超声波检测技术已扩展到8～400mm全熔透焊接的检测作业，在检测中要注重熔合线和热影响区的无损检测。
盲区监测
5.超声波检测技术应用中的重难点问题
5.1盲区问题和解决方案
超声检测技术的盲区分为上表面盲区和下表面盲区。上表面的盲区主要与探头带宽、探头中心之间的距离和探头扫描频率有关。在不影响检测精度的情况下，检测人员可以减少直波脉冲的带宽，减少探头中心之间的间距，并增加扫描频率。根据形成元件的不同，下表面的盲区可分为两种类型：首先，它是由下表面反射波信号的宽度引起的。检测人员可以通过增加探头中心之间的距离和增加扫描频率来减少盲区；第二，由轴线偏差形成的底部盲区。该盲区不仅与轴偏差值有关，还与待测容器与探头之间的中心距离直接相关。在这方面，检测人员可以通过增加探头的中心距离和补充平行扫描来减少盲区范围并增强检测结果的准确性。
5.2测量误差问题及处理方法
理论上，超声波的测量精度约为0.1倍波长。然而，在实际检测过程中，由于各种客观因素的干扰，很难实现这种测量精度。不同位置不同角度引起的测量误差也不同。检测人员可
以通过控制探头中心之间的距离、轴线的偏差、检测表面的平整度和入射点的角度来调整，以将检测误差最小化。
5.3角问题及其处理
实践证明，当入射角为38°时，裂纹尖端衍射波的振幅减小到峰值。当入射角在45°和80°之间时，超声成像检测技术的衍射信号幅度与探头扫描角度之间没有直接关系。为了增加衍射信号的声场强度，45°~70°的探头是合适的。同时，根据公式Tmin=S/tan 38°，当使用超声波检测技术且入射角为38°时，周围入射波产生的衍射波振幅相对较低，极有可能低于噪声振幅，从而导致检测缺失。这也是超声成像检测技术应用中需要注意的问题。为此，检查员可以通过调整探头中心间距和探头扫描角度来避免这种情况。
3.结语
超声波技术是压力容器无损检测中的一项重要技术，它对确保压力容器的质量起着至关重要的作用。要充分注重方法的科学应用，按照相应的标准规范以及相应的制度加以落实，只有保障超声检测技术的科学应用，才能保障压力容器的应用质量。超声波技术在压力容器的非破坏性测试领域的应用前景日益广泛。
参考文献：
[1]励凯宏.衍射时差法超声检测技术在压力容器检验中的应用研究[D].浙江工业大学,2016.
[2]王涛全,刘作平,黄江尚,秦怀,张平,刘毅.相控阵技术在压力容器锻件检测中的应用[J].科学家,2016,4(05):223-227.
[3]魏治杰.低温压力容器无损检测技术应用探析[J].化工管理,2016(10):203.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议