压力容器定期检验中超声检测方法的组合应用

山东省特种设备检验研究院有限公司东营分公司 山东东营 257091

与射线检测等其他检测方法一样，应用于压力容器定期检验中的超声检测，主要被用于检测压力容器中的缺陷，从而使得工作人员能够及时采取相关行之有效的对策进行处理，避免因缺陷的持续扩大而导致更为严重的安全事故。可见在压力容器定期检验当中，超声检测发挥着至关重要的作用。因此本文将从简单介绍超声检测及其应用优势入手，结合实际应用案例探究超声检测在压力容器定期检验中的应用。

1 超声检测的简要概述

1.1 具体内涵

作为一种无损检测方法，超声检测是在压力容器定期检验当中比较常使用的一种检测方法，其通过利用超声波和压力容器的相互作用，在保障检测对象完整的前提之下，利用反射、透射以及散射波从宏观角度上全面检测和测量压力容器的缺陷以及结合特征、组织结构、应用性能等，从而对压力容器的实际使用情况、质量缺陷等进行全方位地检查。超声检测的能力范围很广，主要集中在以下几个方面。①能检测出原材料（板材、复合板材、管材、锻件等）和零部件中存在的缺陷；②能检测出焊接接头内存在的缺陷，面状缺陷检出率较高；③超声波穿透能力强，可用于厚度大于100mm以上的原材料和焊接接头的检测；④能确定缺陷的位置和相对尺寸。

1.2 压力容器超声检测技术应用优势

压力容器检测的方法当中，无损检测是比较关键的检测技术，其检测技术的种类也比较多样化，结合压力容器的实际检测工作的需要，采用超声检测技术是比较有效的。超声检测技术的应用对工件以及材料不会造成损坏，通过声音以及光等特性对压力容器构件的表面以及内部性质进行实施检测，通过超声检测技术的应用就能有助于提高检测的效率。超声检测技术的应用需要和破坏性检测技术进行结合，结合检测的目的以及设备工况来进行选择无损检测实施时间以及方法。超声检测技术的应用能有效降低成本，对压力容器的检测中避免了损坏，检测的质量也能得到有效保障。在对超声检测技术的应用下，能及时发现缺陷，从而有效指导工艺改进[1]。

2 超声检测方法的介绍

超声检测方法分类方式有多种。按原理分类，可分为脉冲反射法、衍射时差法、穿透法和共振法；按显示方式分类，可分为A型显示和超声成像显示（细分为B、C、D、S、P 型显示）；按波形分类可分为横波法、纵波法、表面波法、爬波法和板波法等。每个具体的检测方法都是不同分类方式的组合，每种检测方法都有其优点和局限性，根据检测对象的特性选择不同的检测方法，或者利用两种以上方法的组合应用，来实现优势互补。超声检测方法很多，应用比较多的有脉冲反射式超声波检测方法、衍射时差法超声检测、超声相控阵检测技术等。各种检测方法都有优缺点。脉冲反射式超声检测方法无法直观地显示缺陷的位置和记录缺陷，其检测结果受人为因素的影响较大，大多时候对缺陷的危害性判断需要非常丰富的检测经验。但是这种方法的检测效率很高，检测成本较低，检测盲区较小。衍射时差法超声检测技术的局限性在于检测面和底面存在较大的盲区，对横向缺陷的检测不可靠。这种不可靠的产生主要是由于横向条形缺陷或面状缺陷在衍射时差法超声检测非平行扫查图像中的显示很容易被误判为点状缺陷。当然衍射时差法超声检测有其独特的优越性，主要表现在检测结果可以形成图像记录并保存、检测灵敏度高、对缺陷高度和深度的测量精度高[2]。

3 超声检测在压力容器定期检验中的实际应用

3.1 选取等级

根据具体的检测情况需要选用不同技术等级的超声检测，一般情况下如果被检测对象的厚度在6mm 到40mm 之间即可使用A级超声检测，而如果被检测对象的厚度在6mm 到2m 之间，则需要使用B级超声检测，重点对被检测对象的横向缺陷进行全面检测。而如果被检测对象的厚度超过6mm 到5m 的范围，则需要使用C级超声检测，通过磨平焊缝余高后增加直探头，对其进行横向检测。在本次检测当中因贮液器为III 类压力容器，同时其设计压力为2MPa，因此选用B 级超声检测法即可。

3.2 探头的选择

特种设备焊缝一般晶粒较细，且超声波各向同性。因此，检测波形一般为横波，频率为2.5-5MHz。一般斜探头K 值根据母材的板厚来选取。板厚较薄的采用较大K 值，以避免近场区检测，提高定位、定量精度。板厚较厚选用较小K 值，以便缩短声程、减小衰减、提高检测灵敏度，还可以减小探头移动区、减小打磨宽度。经实际测量，焊缝宽度为20mm，依据《承压设备无损检测第3 部分超声检测》（NB/T47013.3-2015）的要求,此次选取探头型号为2.5P13x13K2。

3.2 选择灵敏度与扫查方法

压力容器超声检测技术的实际应用当中，就要充分注重方法的科学性，对不同的部位进行检测操作的要求也会有着不同，其中压力容器板材超声检测的过程中，由于板材是压力容器的壳体，所以厚度在0.6-25 厘米，多数的压力容器钢板厚度为0.8-4 厘米，制作过程是通过超声局部水浸法进行检测，通过接触法实施复验。在发现测厚异常的时候，出现鼓包的情况就要做好相应的工作。厚度小于0.6 厘米的薄板实施超声波检测的时候，通过单晶直探头方法实施检测其板厚就会存在盲区中，缺陷不容易判定，所以通过兰姆波探伤就能起到良好的应用作用。而对于厚度在0.6-2 厘米钢板进行超声波探伤的时候，通过双晶直探头加以科学操作比较方便，其频率设置在2MHz 就有着良好应用效果，晶片面积不能小于150mm2。通过CBI 标准试块将探伤的灵敏度要调整好，保障探伤的整体效果。在对于钢板的厚度大于2 厘米的压力容器超声检测过程中，就要通过2.5MHz（板厚＜40mm）或5MHz（板厚＜250mm）的单晶直探头（圆晶片直径为Φ14mm-25mm）。通过不同的厚度的钢板进行超声波检测的操作方法上也会有着不同。再如对复合板的检测过程中，就需要在扫查的方式方面加强控制，沿钢板宽度方向进行扫查，间隔在5 厘米平行线扫查。

3.3 评定和处理缺陷

在定期检验压力容器的过程中使用超声检测时，工作人员需要认真记录所有超过评定线的信号，并利用检测设备对缺陷的位置以及具体特性等进行精确计算，由此判断压力容器中的潜藏缺陷，譬如说出现裂纹、熔合程度不够等等。而如果能够大致锁定压力容器的缺陷类型与特征，则可以通过适当变化K值并增加检测面的方式，对动态波形进行实时观察以提高评定的精确性。但如果在判断波形过程中出现阻碍或困难，则可以配合使用包括射线检测等其他方法完成缺陷判定，最后需要依照相关标准要求根据超声检测得到的缺陷类型对其进行质量分级。此时工作人员需要及时将缺陷类型、等级以及位置、尺寸等信息进行上报，使得缺陷得到及时处理，从而有效保障压力容器的正常使用[3]。

4 压力容器制造过程中应用无损检测技术的注意事项

首先，应适当将破坏性检测与无损检测相结合，二者各有长处，应取长补短。虽然无损检测有保证压力容器使用安全性、优化升级压力容器制造工艺、避免资源浪费等方面的优点，可以保证压力容器的内部结构的完整，但无损检测也由此而产生一定的局限性，影响检测结果的全面。因此，在对压力容器进行检测时我们可以适当加强破坏性检测与无损检测的有效结合，提升检测结果的科学性与准确性。其次，应当合理制定检测方案选择最优检测方法，避免发生人为因素引发的质量问题，减少弥补缺陷所带来的资源、时间和人力物力的浪费，增加检测方案的可行性和合理性，充分发挥检测方法的优势，提升结果的准确度。

5 结语

总而言之，超声检测因其具有较高的缺陷检出率，同时可以准确锁定缺陷的具体位置以及相关尺寸等，因此也被广泛运用在压力容器的定期检验当中。本文通过结合具体检测案例，对超声检测在压力容器定期检验中的实际应用进行分析研究，证实了超声检测确实能够有效检验出压力容器的缺陷。而随着科学的不断发展，未来超声检测技术也将得到不断完善，进而可以更好地为定期检验压力容器提供相应帮助。