超声波探伤技术在金属内衬压力容器检测中的应用研究

陈 诚，乔业程

（大连锅炉压力容器检验检测研究院有限公司，辽宁 大连 116013）

超声波探伤技术作为一种无损探伤技术，被广泛的应用在压力容器制造、材料焊接的检测中。超声波探伤技术具有穿透能力强，探测深度可达数米；灵敏度高，可发现与直径约十分之几毫米的空气隙反射能力相当的反射体[1]。本文通过对对探头、试块进行选择，结合制作DAC曲线，完成金属内衬压力容器的检测，确定压力容器的缺陷，从而完成超声波探伤技术在金属内衬压力容器检测中的应用研究。

1 超声波探伤仪的校准

为实现对压力容器金属内衬的有效探伤，首先对超声波探伤仪进行校准，通过对超声波探伤仪进行校准，可确保其检测的有效性和准确性[2]。首先对超声波探伤仪的外观进行检查，检查其配件是否齐全，确保外表不得有硬的碰伤和变形，同时超声波探伤仪的所有紧固件不得出现松动和脱落现象。然后对探头、试块进行选择，为下一步检测奠定基础。

1.1 探头的选择

应用超声波探伤技术检测金属内衬压力容器前，需要根据被检对象技术要求以及形状来选择探头。探头的选择包括探头型式、晶片尺寸、频率以及探头K值的选择等，探头的选择方案如表1所示。

表1 探头的选择方案

7 47 ～ 120mm 13×13/（K2-K1）10 121 ～ 400mm 18×18/（K2-K1）20×20/（K2-K1）26～30mm 13×13/K2.5 8 31～46mm 13×13/K1.5 9

1.2 试块的选择

基于探头的确定，选择与之匹配的试块，其超声探伤试块能够快速精确的对工件内部多种缺陷进行定位、诊断和评估。为了保证检测结果的精确性、有效性，要对试块进行选择。在超声波检测前，利用人工反射体来调整试块检测灵敏度，然后利用超声波试块调整扫描速度，同时调整仪器示波屏上实际声程与水平刻度值之间的比例关系。最后确认该试块能否绘出的距离波幅曲线，从而来对金属内衬压力容器缺陷进行定量。校准技术要求为：电磁轭提升力≥45N；灵敏度试片刻槽清晰显示。依托探头与试块的选择，完成超声波探伤仪的校准。

2 压力容器金属内衬超声探伤检测过程

2.1 准备检测

超声波探伤技术在金属内衬压力容器检测中的应用主要分为检测准备阶段和现场检测两个环节。

检测准备阶段，首先修整检测面，将检测面上的油垢、焊接飞溅、锈蚀和氧化皮清除掉，同时将探头移动区的深坑进行补焊，然后用砂轮打磨。板厚t和探头的斜率K，来计算超声波探伤技术检测金属内衬压力容器的宽度，计算公式如下所示。

斜率K通过计算探头声束在钢中折射角的正切值来获得，K值的准确性对金属内衬压力容器缺陷定位精度影响很大。

现场检测阶段，应用超声波探伤技术检测金属内衬压力容器，首先确保检测表面经外观检查后合格，然后了解金属内衬压力容器的材质、厚度、焊缝种类、焊接方法、曲率、焊缝余、背面衬垫、沟槽以及坡口形式等情况，最后根据制作的DAC曲线，判定缺陷大小，给出质量评级。

2.2 缺陷的评级

首先选择DAC功能组，将超声波探伤仪设置为“开启”状态。接下来选择标定菜单，将探头放置在已选择的试块上，选择A门起始功能，并调节A门，确保回波为满屏的80%，保存标定，顺时针旋转拨轮，直到保存标定值由0自动改为1时结束。然后用探头在试块上找最高反射回波，用拨轮调节A门起始门位，直到套住该反射回波时结束，保存标定，同样顺时针旋转拨轮，直到保存标定值由1自动改为2时结束。反复调整探头在试块上找最高反射回波的距离，依次保存标定。

应用制作的DAC曲线来判定金属内衬压力容器的缺陷、缺陷分区及定量。

定线和定量线之间称为Ⅰ区，定量线和判废线之间称为Ⅱ区，判废线以上称为Ⅲ区，如果探伤的波线在Ⅰ区，那么该缺陷可以不管；如果探伤的波线在Ⅲ区，那么该压力容器不合格需要返修；如果探伤的波线在Ⅱ区，验收标准确定允许长度，超过也需要返修，完成压力容器金属内衬超声探伤检测。

3 实例分析

为验证金属内衬压力容器检测过程的有效性，进行实例分析，实例分析过程采用标准短横孔试块，利用金属内衬压力容器检测过程，对长横孔进行探伤，本文采用CSK-I试块，与DAC曲线进行验证。又因CSK-I试块为直径1mm，长度为5mm，深度为30mm的标准样块。其探伤仪显示曲线如图1所示：

图1

数据显示，该方法能够确定深度为30mm，直径1mm，采用半波高度法，能够确定长度为5mm，采用提出金属内衬压力容器检测过程，能够实现超声波探伤技术在金属内衬压力容器检测中的应用，且具有较高的准确性。

4 总结

通过对超声波探伤仪进行校准，应用校准后的探伤仪完成金属内衬压力容器的检测，从而完成超声波探伤技术在金属内衬压力容器检测中的应用研究。