超声探伤技术在无损检测中的应用

高庆伟（河南省锅炉压力容器安全检测研究院，河南 郑州 450000）



超声探伤技术在无损检测中的应用

高庆伟
（河南省锅炉压力容器安全检测研究院，河南 郑州 450000）

摘 要：随着我国社会的发展和进步，当前我国的科学技术也取得了较好的发展，超声探伤技术在各个领域的无损检测中都有着较为广泛的应用，如建筑、机车、医疗、锅炉等领域，本文主要分析了超声探伤技术在无损检测中的具体应用。

关键词：超声探伤技术；无损检测；应用

超声探伤技术在很多领域的无损检测中都有着较好的应用，同时它具有检测精度高、检测时间短等优势，因此探究超声探伤技术在无损检测中的应用就有着非常重要的现实意义。

一、超声探伤技术简述

1 具体定义

超声波无损探伤可以简称为NDI，它是由超声无损检测延伸和发展而来的，在实际的超声探伤技术操作中，主要用到以下一些设备：超声探伤仪、耦合剂、探头以及标准试块等。超声探伤技术主要是用来检测铸件的气泡、缩孔、夹渣、焊接裂纹以及是否焊透等，同时还能对这些器件厚度进行有效测定。随着我国科学技术的迅速发展，超声无损检测技术也在不断创新、发展，并且超声无损技术已经成为检测材料或是结构的一种重要技术方法，同时它也更好地推动了我国超声探伤技术的快速发展。总体来讲，超声检测技术不仅可以实现在线检测，而且这项技术所采用的超声波并不会对人体有任何的危害，也不会影响系统运行的状态，因此超声检测技术成为检测材料或是结构最为重要且常用的一种技术检测方法。而由超声检测技术延伸发展而来的超声探伤技术的性能则更好，不但灵敏性强、穿透力好、检测速度快，同时检测设备也比较简单，这样超声探伤检测的成本也就很低，因此被广泛应用在很多领域中。

2 检测的基本原理

结合上述对超声探伤技术含义的分析可以看出，超声波探伤技术可以分为反射和透射两种方式，而反射相比于透射来讲，它的精准性更高，因此我们主要来分析反射的基本原理。反射的探伤原理为：当脉冲发射器将超声波利用探头行短脉冲之后，送到具体的检测物体中，而回波就能够从检测物件的缺陷处返回，并且在返回时，会有信号处理系统对其进行处理，处理结果就能够在示波器上显示出来，同时示波器还能显示出波形的幅度大小以及传播的具体时间。这样如果得知检测物体中的声速，就可以根据示波器上的现实数据来计算出脉冲波的传输时间，进而得出被检测的物体的缺陷程度。

二、超声探伤的具体分类

1 按照探伤原理进行分类

超声波探伤按照探究原理可以分为：脉冲反射法、穿透法以及共振法三种。脉冲反射法的工作原理是采用超声波探头将脉冲发射到被检测物体中，依据反射波的现实结果来分析被检测物体的缺陷情况。同时脉冲反射法又可以分为缺陷回波法、底波高度法以及多次底波法等。

2 按照耦合的方式进行分类

按照耦合的方式可以将超声波探伤技术分为接触法、液浸法和非接触法。

3 按照探伤的显示方法进行分类

按照探伤的显示方法可以将超声波探伤分为A型显示、B型显示以及C型显示三种类型。这三种探伤仪的显示现象会有所不同，A型显示只会显示被检测物体的缺陷深度；B型显示能够显示被检测物体内部的缺陷情况，即物体内部缺陷的横断面形状，这时示波器上的横轴表示探头在被检测物体上的位置，纵轴表示被检测物体缺陷的深度。而探头在被检测物体上的移动情况跟示波管上扫描线的水平移动情况是一样的，因此应该使用长余辉示波管，确保检测的图像可以存留到荧光屏上，并且还能确保探头的移动速度符合要求；C型显示探伤仪能够显示出被检测物体的内部缺陷的平面图像。

4 按照智能方式进行分类

以上所讲到的探伤方法都是由人工进行操作的，也被称作是人工探伤。还有一种叫做超声自动探伤，它是指使用超声波在被检测物体或是探头的移动过程中，自动检测物体的缺陷程度并将其缺陷结果显示出来。超声自动探伤主要用到的设备有带闸门装置的探伤仪、显示装置、探头以及夹持设备等。按照探头设置方式的不同还可以将其分为以下三种方式：一是直接接触方式，这种方式适用于探伤速度不大，并且被检测物体表面光滑的情况，如轨道、无缝钢管等；二是局部水浸方式，这种方式在超声波探伤检测中比较常用，虽然还可以将其进行细化分类，但是这些方式的工作原理都是一样的；三是全水浸方式，这种方式适用于物体一些部位或是管类物体的精密探伤。

三、超声探伤技术在无损检测中的具体应用

1 超声探伤技术在压力管道强度检测中的应用分析

超声探伤技术在压力管道的强度检测中有着较好的应用，主要是通过压力管道的抗压强度以及超声波在压力管道内部的传播声速两者之间的相关性来进行检测的，也就是说，如果压力管道的弹性模量显示得越大，那么压力管道的强度就会越高，超声波在检测的时候就会有更快的传播速度。很多的实验结果表明，我们可以采用非线性的数学模型进行建模分析上面所提到的压力管道的抗压强度和超声波在混凝土内部的传播声速两者之间的相关性，这样就能够得到强度和声速两者之间的曲线关系，进而更加直观形象地体现这两者之间的相关性。在采用超声探伤技术对压力管道的强度进行检测时，首先应该把压力管道的模版侧面作为具体的检测面，并以200mm×200mm为一个检测区域，还必须要确保所有的检测物体上相邻的两个检测区域的之间的距离不能大于2m；同时还要确保检测面的平整度和整洁性，还要给完好无损的层面做必要的干燥处理工作。在对压力管道强度的检测过程中，还应该确保所有检测区域的相应辐射和接收换能器要在同一直线上，以及被检测压力管道和换能器之间的有效耦合。最后，就可以从所得的数据表格中查找计算出所检测压力管道的强度。

2 超声探伤技术在压力容器厚度检测中的具体应用

在对压力容器的厚度检测中，采用超声波探伤技术的工作原理为：超声波可以由一种固体介质反射到另一种固体介质中，同时在这两种不同的固体介质表面发生反射和折射，根据声阻抗率相差越大，反射速度就越大，反射信号就越强的的原理，我们就能识别出来超声波的反射波，从而检测出反射波所到达的准确时间，再按照下列公式就能计算出压力容器的厚度：H=1/2√［（CT）2-L2］， 式中：T为反射波的开始时间，C为超声波在压力容器内部的声速，L为两个换能器之间的距离。

3 超声探伤技术在压力管道的裂缝检测中的具体应用

锅炉、压力管道的裂缝都会直接影响到锅炉以及压力管道的使用，如果压力管道出现了一些缺陷，必然会直接影响到管道的使用性能和使用年限，因此可以采用超声探伤技术做好压力管道的裂缝检测工作，从而确保压力管道的使用性能。超声探伤技术在压力管道裂缝中的检测原理为：首先应该找出没有缺陷的压力管道，并计算出在距离为2a的压力管道中的超声波传播声速，记为to，再将超声换能器放置在距裂缝两侧均为a长度的位置，并计算出此时的超声波的声速，记为tc，然后再按照下列公式来计算压力管道的裂缝长度：dc=a√［（tc/to）2-1］。

总之，超声探伤技术在很多领域的无损检测中都有着较好的应用，同时它在检测中的优势也很明显，而随着我国经济技术的迅速发展，超声探伤技术也在不断发展、创新，并且超声探伤技术又有着多种不同的分类，因此应该结合具体的检测物体或是检测结构，合理选用有效的超声探伤技术进行检测，从而提升检测结果的精准性，进而有效提升我国的科学技术水平，推动我国科学技术的快速、稳定发展。

参考文献

［1］于四海.超声探伤技术在无损检测中的应用［J］.中华民居，2013（12）：297-298.

［2］赵海燕，落宝龙，张雨生，等.无损检测中超声探伤技术的应用［J］.中国科技纵横，2015（7）：60-60，62.

［3］朱晓恒，高晓蓉，王黎，等.超声探伤技术在无损检测中的应用［J］.现代电子技术，2010，33（21）：112-116.

中图分类号：TG115

文献标识码：A