数字超声波探伤扫描技术在锅炉检测中的应用

朱 磊 王凤琴

(河南省锅炉压力容器安全检测研究院，河南 郑州 450000）

1 超声波探伤技术的原理

1.1 A型超声波扫描。A型超声探伤检测通过调幅技术将回声显示到荧光屏上，荧光屏上的坐标X轴表示所探测物体的深度，而Y轴表示的是回波的脉冲振幅，通过探头定点发射所返回的超声波可以判断出缺陷的形态以及深度。通过分析回波的波峰波密等特性还能建立一定程度的定性分析。但是由于荧光屏上所显示的二维剖面图信息不全面，所以需要由专业的操作者对所得信息进行分析。

1.2 B型超声波扫描。B型超声波扫描技术借助弧度调制来成像，图像上所显示的是被测物件的剖面图。在B型超声波扫描下，物件的深度方向的全部反射波都能够反射出来。而在水平方向上则通过快速的电子扫描来完成检测工作，按照顺序将不同位置及不同深度的情况由反射回波传递回来。每完成一帧的扫描，便可以得到一簇超声波带来的垂直断面图。

1.3 C型超声波扫描。C型超声波扫描是通过多元线阵扫描技术来实现的，通过在平面上做出X、Y坐标来反应综合的轨迹规划问题。X轴方向上所用到的机理与B型超声波扫描类似，而Y轴上是通过机械驱动时线探头的位移。要得到一定探测深度的C型成像图必须在接收回路中设定进程选择的开关，然后对开关制定控制环节，这样可以通过控制模块来调整回波的信号强度，便于得到各个深度的声波图。

1.4 D型超声波扫描。D型超声波探伤检测技术与B型超声波探伤检测技术的显示方式较为相似，但是D型超声波探伤检测所得到的是检测物体的侧面图，D型超声波所检测的所有界面的反射回波会与探头所发射的声束相叠加，逐次得到不同深度的界面回波，在N帧完成扫描过程后就能得到二维的超声断层图像。

1.5 衍射时差法。衍射时差法近年来开始兴起，它的原理是利用超声脉冲散射得出的反射和衍射信号通过被测原件内部缺陷时发生的衍射情况来得到原件内部缺陷的信息。如果被检测的原件表面非常洁净，那么有关缺陷情况的衍射信号就可以反映在衍射时差图上。

2 数字超声波探伤检测技术的应用

2.1 检测锅炉隐蔽角焊缝

首先要选择探头，根据接管壁的厚度来选配适用的聚焦探头；第二步则是要确定探伤面，在横波检测前必须做出一定的估算，并做出区域分界线，借助矢量加减来找到探头移动的基准线；第三步则要适用曲面平底孔来调节扫描线，保证扫描线的规整，另一方面还要做好灵敏度的检验工作；最后要识别波形，注意分辨接管或筒体外壁的回波，避免出现误判或漏检的情况，如果发现探头与标记相重合的地方底波强度较大，那么未焊透或未熔合等缺陷肯定存在。

2.2 内壁裂纹检测

用超声波检测内壁的裂纹需要使用2.5兆赫兹的探头，且探头的直径一般在2厘米左右。将探头置于容器的外圆面，通过直接接触来检测，容器的无缺陷部位可以反射回波，那么就很容易找到缺陷部位。

检查容器的环形缺陷时需要用K1和K3两种探头进行扫描，在纵向范围和周向范围内用K1探头来检测，如果内壁有裂纹，那么显示器上会有断交反射曲线。在K1探头的定性扫描完成后，对裂纹的深处做出评测就有相当的难度，因此，这时需要用到K3探头。考虑到获得内壁裂纹开口处的断交反射波不太实际，因此所得到的信息主要反映的是裂纹根部的情况。在裂纹根部的反射波进入扫描区时，定量分析裂纹深度就容易多了。

3 数字超声波探伤技术相关问题

3.1 数字超声波探伤技术的特点

超声波在不同介质传播时，会在各介质的表面出现发射现象，因此，如果所探测到的缺陷的尺寸超过超声波的波长就会在反射过程中反映出来，但如果缺陷的尺寸较小，声波会绕过射线从而不能实现反射；超声波具有良好的方向性，且其方向性会随着频率的提高而有所提升，在较窄的波束中辐射就能轻易辨别缺陷位置；超声波的传播能量很强，每一兆赫的超声波能传递的能量为一千赫兹声波的一百万倍。

3.2 超声波探伤的优缺点

数字超声波探伤检测具有较高的灵敏度，所需的检测周期较短，且与应用X射线相比节省了检测成本，对检测人员的身体没有很大的影响。但数字超声波检测探伤技术对检测锅炉本身有很高的要求，其工作平面必须平滑，另一方面，数字超声波检测的缺陷并不直观，只有具备长时间实践经验的检验人员才容易辨别出所检测的锅炉存在的缺陷，因此数字超声波探伤检测技术在厚度较大的零件检测中较为适用。

4 结语

本文对数字超声波探伤扫描的原理，即A、B、C、D四个类型的超声波扫描法以及衍射时差法做出了详细的介绍，同时也将数字超声波探伤扫描技术在锅炉检测中的运用阐述清楚，对隐蔽角焊缝和内壁裂纹检测情况做出详细叙述，最后找到数字超声波探伤扫描技术中的一些优缺点，同时对其技术特点做出了详尽的描述，旨在为相关人员的工作提供参考。

[1]石锋,谢建平,梁桠东.超声波探伤检测的影响因素分析及监督与控制[J].科学技术与工程,2012(25).