山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院有限公司東營(yíng)分公司 山東東營(yíng) 257091

與射線檢測(cè)等其他檢測(cè)方法一樣，應(yīng)用于壓力容器定期檢驗(yàn)中的超聲檢測(cè)，主要被用于檢測(cè)壓力容器中的缺陷，從而使得工作人員能夠及時(shí)采取相關(guān)行之有效的對(duì)策進(jìn)行處理，避免因缺陷的持續(xù)擴(kuò)大而導(dǎo)致更為嚴(yán)重的安全事故。可見在壓力容器定期檢驗(yàn)當(dāng)中，超聲檢測(cè)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此本文將從簡(jiǎn)單介紹超聲檢測(cè)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)入手，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例探究超聲檢測(cè)在壓力容器定期檢驗(yàn)中的應(yīng)用。

1 超聲檢測(cè)的簡(jiǎn)要概述

1.1 具體內(nèi)涵

作為一種無損檢測(cè)方法，超聲檢測(cè)是在壓力容器定期檢驗(yàn)當(dāng)中比較常使用的一種檢測(cè)方法，其通過利用超聲波和壓力容器的相互作用，在保障檢測(cè)對(duì)象完整的前提之下，利用反射、透射以及散射波從宏觀角度上全面檢測(cè)和測(cè)量壓力容器的缺陷以及結(jié)合特征、組織結(jié)構(gòu)、應(yīng)用性能等，從而對(duì)壓力容器的實(shí)際使用情況、質(zhì)量缺陷等進(jìn)行全方位地檢查。超聲檢測(cè)的能力范圍很廣，主要集中在以下幾個(gè)方面。①能檢測(cè)出原材料（板材、復(fù)合板材、管材、鍛件等）和零部件中存在的缺陷；②能檢測(cè)出焊接接頭內(nèi)存在的缺陷，面狀缺陷檢出率較高；③超聲波穿透能力強(qiáng)，可用于厚度大于100mm以上的原材料和焊接接頭的檢測(cè)；④能確定缺陷的位置和相對(duì)尺寸。

1.2 壓力容器超聲檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

壓力容器檢測(cè)的方法當(dāng)中，無損檢測(cè)是比較關(guān)鍵的檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)技術(shù)的種類也比較多樣化，結(jié)合壓力容器的實(shí)際檢測(cè)工作的需要，采用超聲檢測(cè)技術(shù)是比較有效的。超聲檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)工件以及材料不會(huì)造成損壞，通過聲音以及光等特性對(duì)壓力容器構(gòu)件的表面以及內(nèi)部性質(zhì)進(jìn)行實(shí)施檢測(cè)，通過超聲檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用就能有助于提高檢測(cè)的效率。超聲檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用需要和破壞性檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，結(jié)合檢測(cè)的目的以及設(shè)備工況來進(jìn)行選擇無損檢測(cè)實(shí)施時(shí)間以及方法。超聲檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用能有效降低成本，對(duì)壓力容器的檢測(cè)中避免了損壞，檢測(cè)的質(zhì)量也能得到有效保障。在對(duì)超聲檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用下，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，從而有效指導(dǎo)工藝改進(jìn)[1]。

2 超聲檢測(cè)方法的介紹

超聲檢測(cè)方法分類方式有多種。按原理分類，可分為脈沖反射法、衍射時(shí)差法、穿透法和共振法；按顯示方式分類，可分為A型顯示和超聲成像顯示（細(xì)分為B、C、D、S、P 型顯示）；按波形分類可分為橫波法、縱波法、表面波法、爬波法和板波法等。每個(gè)具體的檢測(cè)方法都是不同分類方式的組合，每種檢測(cè)方法都有其優(yōu)點(diǎn)和局限性，根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的特性選擇不同的檢測(cè)方法，或者利用兩種以上方法的組合應(yīng)用，來實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。超聲檢測(cè)方法很多，應(yīng)用比較多的有脈沖反射式超聲波檢測(cè)方法、衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)、超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)等。各種檢測(cè)方法都有優(yōu)缺點(diǎn)。脈沖反射式超聲檢測(cè)方法無法直觀地顯示缺陷的位置和記錄缺陷，其檢測(cè)結(jié)果受人為因素的影響較大，大多時(shí)候?qū)θ毕莸奈：π耘袛嘈枰浅ＸS富的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)。但是這種方法的檢測(cè)效率很高，檢測(cè)成本較低，檢測(cè)盲區(qū)較小。衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)技術(shù)的局限性在于檢測(cè)面和底面存在較大的盲區(qū)，對(duì)橫向缺陷的檢測(cè)不可靠。這種不可靠的產(chǎn)生主要是由于橫向條形缺陷或面狀缺陷在衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)非平行掃查圖像中的顯示很容易被誤判為點(diǎn)狀缺陷。當(dāng)然衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)有其獨(dú)特的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在檢測(cè)結(jié)果可以形成圖像記錄并保存、檢測(cè)靈敏度高、對(duì)缺陷高度和深度的測(cè)量精度高[2]。

3 超聲檢測(cè)在壓力容器定期檢驗(yàn)中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 選取等級(jí)

根據(jù)具體的檢測(cè)情況需要選用不同技術(shù)等級(jí)的超聲檢測(cè)，一般情況下如果被檢測(cè)對(duì)象的厚度在6mm 到40mm 之間即可使用A級(jí)超聲檢測(cè)，而如果被檢測(cè)對(duì)象的厚度在6mm 到2m 之間，則需要使用B級(jí)超聲檢測(cè)，重點(diǎn)對(duì)被檢測(cè)對(duì)象的橫向缺陷進(jìn)行全面檢測(cè)。而如果被檢測(cè)對(duì)象的厚度超過6mm 到5m 的范圍，則需要使用C級(jí)超聲檢測(cè)，通過磨平焊縫余高后增加直探頭，對(duì)其進(jìn)行橫向檢測(cè)。在本次檢測(cè)當(dāng)中因貯液器為III 類壓力容器，同時(shí)其設(shè)計(jì)壓力為2MPa，因此選用B 級(jí)超聲檢測(cè)法即可。

3.2 探頭的選擇

特種設(shè)備焊縫一般晶粒較細(xì)，且超聲波各向同性。因此，檢測(cè)波形一般為橫波，頻率為2.5-5MHz。一般斜探頭K 值根據(jù)母材的板厚來選取。板厚較薄的采用較大K 值，以避免近場(chǎng)區(qū)檢測(cè)，提高定位、定量精度。板厚較厚選用較小K 值，以便縮短聲程、減小衰減、提高檢測(cè)靈敏度，還可以減小探頭移動(dòng)區(qū)、減小打磨寬度。經(jīng)實(shí)際測(cè)量，焊縫寬度為20mm，依據(jù)《承壓設(shè)備無損檢測(cè)第3 部分超聲檢測(cè)》（NB/T47013.3-2015）的要求,此次選取探頭型號(hào)為2.5P13x13K2。

3.2 選擇靈敏度與掃查方法

壓力容器超聲檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，就要充分注重方法的科學(xué)性，對(duì)不同的部位進(jìn)行檢測(cè)操作的要求也會(huì)有著不同，其中壓力容器板材超聲檢測(cè)的過程中，由于板材是壓力容器的殼體，所以厚度在0.6-25 厘米，多數(shù)的壓力容器鋼板厚度為0.8-4 厘米，制作過程是通過超聲局部水浸法進(jìn)行檢測(cè)，通過接觸法實(shí)施復(fù)驗(yàn)。在發(fā)現(xiàn)測(cè)厚異常的時(shí)候，出現(xiàn)鼓包的情況就要做好相應(yīng)的工作。厚度小于0.6 厘米的薄板實(shí)施超聲波檢測(cè)的時(shí)候，通過單晶直探頭方法實(shí)施檢測(cè)其板厚就會(huì)存在盲區(qū)中，缺陷不容易判定，所以通過蘭姆波探傷就能起到良好的應(yīng)用作用。而對(duì)于厚度在0.6-2 厘米鋼板進(jìn)行超聲波探傷的時(shí)候，通過雙晶直探頭加以科學(xué)操作比較方便，其頻率設(shè)置在2MHz 就有著良好應(yīng)用效果，晶片面積不能小于150mm2。通過CBI 標(biāo)準(zhǔn)試塊將探傷的靈敏度要調(diào)整好，保障探傷的整體效果。在對(duì)于鋼板的厚度大于2 厘米的壓力容器超聲檢測(cè)過程中，就要通過2.5MHz（板厚＜40mm）或5MHz（板厚＜250mm）的單晶直探頭（圓晶片直徑為Φ14mm-25mm）。通過不同的厚度的鋼板進(jìn)行超聲波檢測(cè)的操作方法上也會(huì)有著不同。再如對(duì)復(fù)合板的檢測(cè)過程中，就需要在掃查的方式方面加強(qiáng)控制，沿鋼板寬度方向進(jìn)行掃查，間隔在5 厘米平行線掃查。

3.3 評(píng)定和處理缺陷

在定期檢驗(yàn)壓力容器的過程中使用超聲檢測(cè)時(shí)，工作人員需要認(rèn)真記錄所有超過評(píng)定線的信號(hào)，并利用檢測(cè)設(shè)備對(duì)缺陷的位置以及具體特性等進(jìn)行精確計(jì)算，由此判斷壓力容器中的潛藏缺陷，譬如說出現(xiàn)裂紋、熔合程度不夠等等。而如果能夠大致鎖定壓力容器的缺陷類型與特征，則可以通過適當(dāng)變化K值并增加檢測(cè)面的方式，對(duì)動(dòng)態(tài)波形進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察以提高評(píng)定的精確性。但如果在判斷波形過程中出現(xiàn)阻礙或困難，則可以配合使用包括射線檢測(cè)等其他方法完成缺陷判定，最后需要依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求根據(jù)超聲檢測(cè)得到的缺陷類型對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)。此時(shí)工作人員需要及時(shí)將缺陷類型、等級(jí)以及位置、尺寸等信息進(jìn)行上報(bào)，使得缺陷得到及時(shí)處理，從而有效保障壓力容器的正常使用[3]。

4 壓力容器制造過程中應(yīng)用無損檢測(cè)技術(shù)的注意事項(xiàng)

首先，應(yīng)適當(dāng)將破壞性檢測(cè)與無損檢測(cè)相結(jié)合，二者各有長(zhǎng)處，應(yīng)取長(zhǎng)補(bǔ)短。雖然無損檢測(cè)有保證壓力容器使用安全性、優(yōu)化升級(jí)壓力容器制造工藝、避免資源浪費(fèi)等方面的優(yōu)點(diǎn)，可以保證壓力容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整，但無損檢測(cè)也由此而產(chǎn)生一定的局限性，影響檢測(cè)結(jié)果的全面。因此，在對(duì)壓力容器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)我們可以適當(dāng)加強(qiáng)破壞性檢測(cè)與無損檢測(cè)的有效結(jié)合，提升檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。其次，應(yīng)當(dāng)合理制定檢測(cè)方案選擇最優(yōu)檢測(cè)方法，避免發(fā)生人為因素引發(fā)的質(zhì)量問題，減少?gòu)浹a(bǔ)缺陷所帶來的資源、時(shí)間和人力物力的浪費(fèi)，增加檢測(cè)方案的可行性和合理性，充分發(fā)揮檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)，提升結(jié)果的準(zhǔn)確度。

5 結(jié)語

總而言之，超聲檢測(cè)因其具有較高的缺陷檢出率，同時(shí)可以準(zhǔn)確鎖定缺陷的具體位置以及相關(guān)尺寸等，因此也被廣泛運(yùn)用在壓力容器的定期檢驗(yàn)當(dāng)中。本文通過結(jié)合具體檢測(cè)案例，對(duì)超聲檢測(cè)在壓力容器定期檢驗(yàn)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析研究，證實(shí)了超聲檢測(cè)確實(shí)能夠有效檢驗(yàn)出壓力容器的缺陷。而隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，未來超聲檢測(cè)技術(shù)也將得到不斷完善，進(jìn)而可以更好地為定期檢驗(yàn)壓力容器提供相應(yīng)幫助。