数字超声波探伤扫描技术在锅炉检测中的应用

马 骏

（河南省锅炉压力容器安全检测研究院，河南 郑州 450000）

数字超声波探伤扫描技术在锅炉检测中的应用

马 骏

（河南省锅炉压力容器安全检测研究院，河南 郑州 450000）

数字超声波探伤扫描技术所指的是通过断面二维信息、三维空间结构判断被检测物体是否存在缺陷的新技术，随着该技术的不断发展，在工业领域得到了很大的推广，在锅炉检验中也越来越普及。本文首先探讨数字超声波探伤扫描技术的原理及其优缺点，随后分析该技术在锅炉检测中的实际应用。

数字超声波探伤扫描技术；锅炉检测；应用价值

锅炉压力容器是国民经济发展中非常重要的设备，在化工、能源、科研等各个行业及领域中具有广泛的应用，但是受到锅炉压力容器密封性、介质和承压能力的影响，具有发生爆炸和燃烧起火的风险，从而危及到人的生命财产安全，甚至引发环境污染事故。因此，全球范围内均将锅炉压力容器列为重要的监检产品。超声检测技术是工业中常用的无损检测方法，通过数字超声波探伤扫描技术能够得到断面的二维信息与三维结构，从而判断是否出现损伤，在工业领域有着非常重要的价值，本文主要探讨数字化超声探伤扫描技术在锅炉检测中的实际应用。

一、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非常重要的无损检测手段，也是与X射线技术并列的检测方法。作为一种新生技术，数字超声探伤扫描技术受到微型计算机的影响较大，通过连接从而实现对某种工件的自动化探伤及简单的信号处理。其中数字信号的处理需要通过特定的应用程序实现，数字超声波探伤扫描进行的处理，主要是将信号中的噪声去除。超声信号通过接收与放大之后，通过AD模数转换为数字信号传送给电脑，随后计算机对时间与位置超声波型进行复杂处理，从而得到实际的探伤扫描数据，并能够进行打印和报警。

（一）A型超声波探伤扫描

该技术指的是通过调幅将回升显示到荧光屏，其中X轴和Y分别表示探测物体的深度及回波的脉冲振幅。通过超声波探头定点发射返回的超声波能够快速对曲线绘制的形态及深度进行判断。通过分析波形及密度还能够开展相关的定性分析，这一技术受到二维剖面图信息不全的影响，需要由专业的、具有丰富实践经验的操作人员对得到的信息进行分析。

（二）B型超声波探伤扫描

B型超声波探伤扫描技术则是通过弧度调制成像的技术，显示屏上的图像就是背侧物件的剖面图。通过B型超声波探伤扫描技术能够得到被扫描目标深度方向的全部反射波，快速电子扫描能够进一步得到水平方向的检测数据，能够按照一定的顺序将不同深度与位置的结果反射回来，每一帧都能够得到一簇垂直断面图。

（三）C型超声波探伤扫描

C型超声波探伤扫描通过多元宪政扫描得到平面X坐标和Y坐标，从而反映出综合的轨迹。X轴的扫描机理类似于B型技术，Y轴上则是利用机械驱动过程中线探头的位移而得到结果。C型超声波探伤扫描的关键在于接受回路中必须设定有进程选择开关，对这一开关进行控制从而实现控制模板对回波信号强度的调整，进而得到各个深度的图像数据。

（四）D型超声波探伤扫描

D型超声波探伤扫描技术同样与B型技术有着较大的相似之处，不同的是D型超声波探伤扫描技术最终得到的是被检测对象的侧面图，通过D型超声波探伤扫描技术，被检测的界面反射回波与探头发射声束之间相互叠加，进而得到深度不一的界面回波，完成扫描之后即可以得到二维超声断层图像。

（五）衍射时差扫描

衍射时差扫描技术属于近年来新兴的方法，其原理在于通过超声脉冲散射得到反射及衍射信号，得到信号通过被检测对象内部缺陷时的情况，从而得到内部缺陷信息。如果被检测对象的表面洁净，则缺陷衍射信号会反映在衍射时差图上。

二、数字超声波探伤扫描技术的优缺点

超声波在不同的介质中传播会发生不一样的反射现象，如果探测对象的缺陷尺寸超过超声波波长，就能够通过反射过程表现出来。但是如果缺陷的尺寸非常小，则可能出现声波绕过射线的现象，从而无法实现反射；超声波具有非常好的方向性，并随着频率的提高而上升，在较窄的情况下能够轻易的辨别出曲线的位置。通过数字超声波探伤扫描，对锅炉检测具有很高的灵敏性，需要的检测周期较短。相比应用X射线还能够在一定程度上节约成本，不会对检测工作人员的身体造成影响。不过超声波探伤扫描技术对锅炉的要求较高，比如其工作平面要求光滑，且在厚度较小的零件检测中不太适用；此外，该技术检测得到的缺陷并不是直观的，需要专业的、具备实践经验的检验人员才能够辨别出缺陷所在。

三、数字超声波探伤扫描技术在锅炉检测中的应用

当前我国锅炉检测中应用数字超声波探伤扫描技术的执行标准为JB/T4730-2005。常见的锅炉检测缺陷有气孔、未焊透、夹渣、未熔合以及裂纹等。使用数字超声波探伤扫描技术对锅炉与材料、锅炉制作以及锅炉焊缝等进行检测过程中，对其探伤比例、合格的级别等均有相关的规定。对于检查的时机，情况下，要求碳素结构钢在焊缝冷却到环境温度之后进行探伤扫描，而低合金结构钢在焊接完成24h之后进行检测，检测之前应当了解工件木材厚度等基本信息。在每次进行探伤扫描检测之前，都应当通过标准试块校准仪器对校准面板曲线进行调整，从而保证探伤结果的精确。首先，对探测面进行修正，对表面的氧化物、凹陷以及锈蚀等进行清理，满足相应的光洁度要求。第二，选择的耦合剂，应当综合考虑其附着率、流动性、黏性以及对工件表面材料的腐蚀性等。第三，根据板材的厚度对仪器的扫描速度进行调节。第五，选择初探伤或者精探伤方式。例如通过精探伤对缺陷的分布予以了解，对其程度进行定性、定位；通过前后、转角、左右等方式发现缺陷性质。最后，对探伤结果进行分析，如果存在内部缺陷则应对其进行深入的判定。

（一）在锅炉隐蔽角焊缝中的检测

数字超声波探伤扫描技术检测锅炉隐蔽角悍缝，首先需要根据厚度选择探头。随后确定时记得看上面，在进行横波检测之前必须作出估算、确定区域的分界线，从而借助矢量加减过程让出探头移动的基准线；随后根据使用曲面屏鼻孔扫描线的位置进行调整，这一过程中同时要做好灵敏度的检查，以面对之后的数据造成误差；最后要对波形进行识别，加强对于接管与筒体外币回拨之间的分辨，避免误判以及漏检的出现。判别过程中，如果发现探头和标记重合位置底波强度较大，可能是未焊透、也可能是存在内部缺陷。

（二）在锅炉内壁裂纹检测中的应用

数字超声波探伤扫描技术对锅炉内壁裂纹检测过程中，应当选择2.5MHz的探头进行检查，密切直径在2cm左右。具体检测方法是将探头放置在被检测对象的外缘面，通过直接接触得到相关的数据。根据无缺陷可以反射回波的原理，则很快能够找到容器的缺陷部位。在对内壁环形缺陷进行检查的过程中，需要应用K1与K3两种探头进行扫描从而得到最佳的结果。对于正项范围的缺陷使用K1探头检验，如果存在裂纹则显示器上会有相应的断交反射曲线出现。通过K1进行定性扫描结束之后，具体到裂纹的实际深度评判具有较大的难度，因此就需要使用K3探头进一步检测。由于直接获得内部裂纹开口的反射波可能性较低，得到的实际信息主要反映的是裂纹根部状况。因此，根据裂纹根部反射波进行裂纹深度的定量分析则更加容易，能够很大程度上提高工作效率。

结语

随着科学水平的提高，工业生产中无损检测方法越来越多，例如常见的超声波探伤、射线探伤、渗透以及磁法等。相对于其他的无损检测方法，超声波探伤扫描技术具有较大的优势，能够较为准确地对工件内部缺陷进行定性定位，且具有分辨率高的特点。但是超声波探伤扫描技术应用实践中尚存在较多的影响因素，在今后的工作中还需要对这些因素进行分析研究，促使超声波探伤技术更好地应用在锅炉检测过程中。

［1］宋黎明.数字超声波探伤扫描技术在锅炉检测中的应用［J］.金属材料与冶金工程，2011（2）：40-43.

［2］姚阳明.数字超声波探伤扫描技术在锅炉检测中的应用研究［J］.建材与装饰，2013（24）：179-180.

［3］张忠.数字超声波探伤扫描技术在锅炉检测中的应用分析［J］.中国科技纵横，2014（16）：84-85.

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