数字超声波探伤扫描技术在锅炉检测中的应用高德志 （湖南省特种设备检验检测研究院湘潭分院，湖南 湘潭 411100） 摘 要：锅炉检测直接关系到锅炉的使用安全，随着经济和科技的发展，越来越多的无损检测技术应用到锅炉检测中，其中数字超声波探伤扫描技术作为五大常规无损检测技术之一能够对被检测的锅炉二维信息和三维空间结构进行显示，从而成为锅炉检测的重要技术手段之一。本文主要结合笔者多年工作经验，阐述了数字超声波探伤扫描技术在锅炉检测中的应用。 关键词：数字超声波探伤扫描；锅炉检测 锅炉容器在生产过程中如果受到损伤，很容易导致燃烧、爆炸事件的产生，导致人员安全、设备和财产安全受到严重的影响，因而必须采取有效的无损检测技术，保证锅炉生产安全。数字超声波探伤扫描技术是工业上五大常规无损检测技术之一，在工业检测中被广泛的应用，将该技术应用于锅炉检测中可以有效的保证锅炉安全，进而保证人员和设备安全。 1 数字超声波探伤扫描技术原理数字超声波探伤扫描技术是将超声波和计算机技术进行应用，利用超声波在物体中的传播、反射等特性检测被检测物体存在的缺陷，之后通过计算机对数字信号进行处理，将信号中的噪声进行取出，之后对去除之后的信号进行再一次的处理。该技术也被称为超声波检验。超声波探伤法的原理是利用超声波探伤仪换能器发射的脉冲超声波，通过良好的耦合方式使超声波入射至被检工件内，超声波在工件内传播遇到异质界面产生反射，反射波被换能器所接收并传至超声波探伤仪示波器。通过试块或工件底面作为反射体调节时基线以确定缺陷反射回波的位置，调整检测灵敏度以确定缺陷的当量大小。根据缺陷显示方式的不同，能够将数字超声波探伤扫描技术分成四种，即A型、B型、C型和3D型显示超声波探伤等。 1.1 A型显示超声波探伤原理 A型显示超声波探伤技术在实施过程中，将探伤仪通电之后，同步电路产生的触发脉冲同一时间加到扫描电路和发射电路。通过查看反射波幅度的高低将锅炉缺陷的大小进行间接的反映出来，所以能够对锅炉的缺陷进行有效的评价。结合目前的现状来看，A型脉冲反射法超声波探伤是应用最为广泛的。（图1）  图1 A型脉冲反射式超声波探伤仪电路框图 1.2 B型显示超声波探伤基本原理 该技术主要是利用脉冲回波平面成像，成像方式利用的是辉度调制，所成的图像显示的是被检测物体的二维超声断层图。当一帧扫描完成之后，就能够得到一幅垂直平面二维超声断层图像。横坐标代表的是探头的水平位置，纵坐标代表的是传播的时间，该图像是由超声声束扫描方向决定的。B型显示超声波探伤在应用过程中，探头只需实现一维扫描即可成像。如图2为B型显示原理框图。  图2 B型显示超声波探伤仪原理框图 1.3 C型显示超声波探伤基本原理 该技术与B型类似，在水平x方向采用的是与B型相同的电子扫描方式，但是在水平y方向是采用机械的方式使得探头移动。在该技术应用中，要想获得图像更加深入，应当在接收回路上设计一个选择开关，通过对选择开关的控制来控制开通时间。C型显示超声波探伤虽然能够对锅炉缺陷的长度以及宽度检测出来，但是却无法检测出来缺陷的埋藏深度。面对该问题，可以将其改为应用彩色荧光对信号进行显示，根据颜色的不同来对缺陷埋藏的深度进行表示。如图3为C型显示原理框图。  图3 C型显示超声波探伤仪原理框图 1.4 3D显示超声波探伤基本原理 B型和C型显示这两种方法都无法一次记录成像锅炉缺陷的深度和空间，但是3D显示超声波探伤技术能够对B型以及C型显示的优势进行结合从而产出一个准三维的投影图像，将缺陷的空间特征和缺陷的深度同时表现出来。为此，必须研究用成像平面的二维图像来表示出三维空间的坐标关系，可通过使被检工件的三维空间坐标x、y、z作适当的坐标变换来达到。 2 数字超声波探伤扫描技术在锅炉检测中的应用2.1 在锅炉隐蔽角焊缝中的检测 锅炉压力容器及一些钢结构件主要是采用焊接加工成形的，焊缝中主要存在气孔、未焊透、未熔合、夹渣、裂纹等缺陷，裂纹、未熔合和未焊透均为平面型缺陷，应力集中程度高，易造成焊接接头破坏，因此危害性较大。而气孔和夹渣是体积型缺陷应力集中程度较低，危害性较小。在焊缝缺陷检测中应用超声波探伤扫描技术分为A、B、C三个检测级别。原则上根据承压设备产品的重要程度决定。检出概率大小是不同的。A级通常适合用于检测承压设备有关的支承件和结构件焊接接头；B级一般适用于检测承压设备对接焊接接头；C级通常适合检测重要承压设备对接焊接接头。检测中发现缺陷，找到最大反射波以后，应根据探头位置及荧光屏上缺陷波的位置来确定缺陷在实际焊缝中的位置。检测步骤如下：第一是需要以锅炉厚度为依据选择合适大小的探头；第二是在检测横波之前需要将估算计算出来，确定区域分界线，以此为基础对矢量加减过程进行利用使得探头移动的基准线被让出；第三是将使用曲面屏蔽孔扫描线的位置为依据对其进行调整，在进行这一步骤的同时需要对其进行灵敏度的检查，从而能够确保避免后续数据出现误差；最后一步是识别波形，做好接管与筒体外壁回拨之间的分别，以免出现漏检或者是错误判断的情况。 2.2 在锅炉内壁裂纹检测中的应用 在检测过程中，要根据锅炉实际情况选择合适的探头进行检测，通常直径应当控制在2cm左右。在锅炉内壁裂纹检测中，主要方法就是将选择好的探头放置在被检测的锅炉内壁的外缘面，然后开始检测，通过得到的图像和数据将裂纹大小、形状、深度等情况进行反映。所以，以裂纹反射波为依据定量分析裂纹深度显得更加的容易，能有效的将工作效率提高。 3 结语锅炉无损检测在锅炉检验中占据着十分重要的位置，能够检测出锅炉原件及其焊接接头表面、内部的多种缺陷。数字超声波探伤扫描技术主要类型根据缺陷显示方式的不同，能够将数字超声波探伤扫描技术分成四种，即A型、B型、C型和3D型显示超声波探伤等四种。在实际检测过程中，需要根据实际情况，选择合理的检测技术，并且综合考虑各种影响因素，从而保证检测结果的准确性。 参考文献： [1]黄桂霞,王彦国,刘峰.关于对重型轨道车在役车轴超声波探伤方法的有关探讨及建议[J].黑龙江科技信息,2008年14期.56-57. [2]黄健.数字超声波探伤仪在液化气储罐探伤中的应用[J].测控技术,2008年06期.23-24. [3]张清,李全安,文九巴,张兴渊.超声波检测技术在工业测量中的应用[J].科技信息(学术研究),2007年21期.78-79. [4]曲明盛.高温炉管无损检测系统的研制与开发[D];大连理工大学;2013(08):90-91. 中图分类号：TK226.1 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2017）04（下）-0053-02 |
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