超声检测技术在压力容器制作中的应用分析

田洁东

摘要：随着我国工业现代化、信息化发展，国家对工业安全生产的要求也越来越高，压力容器是一种最常见用于储存流体的封闭设备，而超声检测技术是焊接质量无损检测常用技术之一，已经被广泛用于工业生产中。超声波检测在压力容器制作过程中是一种高效的检测手段，具有穿透性好、检测安全等特点，而分析压力容器超声检测技术，将对我国工业安全生产检测有较大的参考意义。

关键词：压力容器;超声波检测技术;分析和应用

引言

工业中的压力容器主要包含一些气体、液体等介质的储存罐、塔器等。生产压力容器需要金属板材、管材、棒材和锻件等材料，但是由于在工业生产时用到的气体材料和燃料比较复杂，所以对于压力容器的要求也比较高，必须要具备能够承受高温、低温、有毒、腐蚀、易燃、易爆等条件考验，这也是根据盛放介质的特点决定的，而对压力容器的质量检测也将成为保证安全生产的重要基础。笔者将通过本文，对压力容器超声检测技术在压力容器生产中的应用进行分析和探讨。

1.超声检测技术在压力容器检测中的应用

1.1 对压力容器板材的检测

板材是构成压力容器外壳的材料，工业规定厚度控制在6mm-250mm，通常采用的厚度范围是8mm-40mm。对不符合超声波检测要求的压力容器板材，生产厂家应根据容器制作技术要求，增加相应的无损检测工序，根据板材的厚度采用的检测波的频率也不同：检测6mm-250mm板材的超声波频率在5MHZ左右，探头规格为晶片面积大于150mm的双晶直探头;检测厚度超过20mm的板材则采用2.5MHZ频率的单晶直探头[3]。

1.2 对钢制压力容器焊接缝的检测

由于钢制压力容器的各个焊接点、焊接缝的分布不同，而焊接要求也有所差异，检测人员在对瑕疵进行评估前需要根据部位的重要度和影响进行详细分析，例如一些焊缝的位置比较关键，对容器的受力安全有影响，则需要针对焊缝的裂痕进行完整测试分析，并尽量使用一次波进行检测，同时保证探头前沿大小合适。

1.3 对球罐的超声波检测

球罐是一种常见的压力容器，对球罐进行超声波检测的工艺参数为：①采用单探头接触检测，其中探头频率为2.5MHz、K=2、晶片尺寸：13mm×13mm、前沿≤12mm。②采用CSK Ⅱ A 制作曲线（距离为一个波幅），确定其灵敏。③采用锯齿形扫查，查出瑕疵，要进行全方位、转角和环绕等扫查方式进行详细扫查，并且注意检测横向缺陷。④通过超声波检测的焊接头如果存在不允许的缺陷，要在接头缺陷两端两倍延伸部位抽查，如依然发现缺陷存在，则要对所有的焊接头进行详细检测。⑤返修处理的容器要执行所有检测工程。⑥所有超声检测的焊缝要按照J B /T4730 — 2005《压力容器无损检测》为检测标准，即Ⅰ级是检测合格;部分检测的接头合格标准不能低于Ⅱ级。

1.4 对金属薄板的超声波检测

金属薄板由于厚度不够，超声波检测时会在边界内不停反射，形成包含横波和纵波相结合的特殊波，即兰姆波（Lamb wave）。而检测结果也要根据兰姆波（Lamb wave）进行分析，而兰姆波在自由边界的特征方程为：4LScos（PfdS/Cp）-（1+S2）2cos（PfdS/Cp）=0;非对称型4LStan（PfdS/Cp）-（1+S2）tan（PfdS/Cp）=0，而式中：L = [1-（CP/CL）2]1/2 ;S = [1-（CP/CS）2]1/2;

F—频率（MHz）;d—板厚（mm）;C2—纵波速度（m/s）;CL—横波速度（m/s）;CP—兰姆波相速度（m/s）。需要满足的检测条件：①发射兰姆波要纯，且群速度要保证极大或者极小;②入射角度要合适，根据公式Cp= CL/sina，其中CL—探头斜楔材料的纵波声速（m/s）;a—入射角（°）。③探伤仪满足JB1834—《5A型脉冲反射式超声波探伤仪技术条件》，同时有足够的发射电压（≥600V）;接收电路有3个中心频率，与探头频率合适;合适的灵敏度调节（≥100dB），同时调节按钮的最小调节量（<2dB）。④探头要求：工作频率与标准频率的相差不大（≤5%），前沿盲区不大，声波的入射轴线和标准探头入射轴线夹角不大（≤±2°）。⑤参考薄板要求：Ⅰ.基本数据和检测板材一样，即材料、厚度、状态等;表明光洁，切面平整，厚度均匀，板面最大厚度差不大（≤2%）;材料要求和被检测金属板的要求一致。

2.结语

近年，我国工业水平的不断提高，高温、高压承压容器大量增加，作为危险较大的特种设备，在压力容器制作过程中和使用中的无损检查显得尤为重要，相比较射线检测和声发射检测，便携式超声检测具有成本低，速度快，设备简单的优点。但是超声波检测的应用，受限于检测人员经验的限制，如何在实际检测中总结经验，制定检测评定特点显得尤为重要。随着检测设备的不断更新，无損检测人员刻苦的钻研，从而促进在压力容器的超声波检测中，减低压力容器的检测难度，让检测范围更加全面，为我国工业安全生产提供保障。在无损检测领域，随着科技不断创新，工业不断发展，超声波检测技术在未来将会朝着更加智能、自适应的方向发展！

参考文献：

[1]张伟.压力容器超声检测技术的应用[J].电子测试，2013.06（12）：97-98.

[2]宋文华.浅谈压力容器超声检测技术应用[J].科技专论，2014.07（279）：303.

[3]卫芳玲.压力容器超声检测技术与应用探究[J].企业改革与管理，2014.08：121.