數字超聲波探傷掃描技術在鍋爐檢測中的應用

朱 磊 王鳳琴

(河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

1 超聲波探傷技術的原理

1.1 A型超聲波掃描。A型超聲探傷檢測通過調幅技術將回聲顯示到熒光屏上，熒光屏上的坐標X軸表示所探測物體的深度，而Y軸表示的是回波的脈沖振幅，通過探頭定點發射所返回的超聲波可以判斷出缺陷的形態以及深度。通過分析回波的波峰波密等特性還能建立一定程度的定性分析。但是由于熒光屏上所顯示的二維剖面圖信息不全面，所以需要由專業的操作者對所得信息進行分析。

1.2 B型超聲波掃描。B型超聲波掃描技術借助弧度調制來成像，圖像上所顯示的是被測物件的剖面圖。在B型超聲波掃描下，物件的深度方向的全部反射波都能夠反射出來。而在水平方向上則通過快速的電子掃描來完成檢測工作，按照順序將不同位置及不同深度的情況由反射回波傳遞回來。每完成一幀的掃描，便可以得到一簇超聲波帶來的垂直斷面圖。

1.3 C型超聲波掃描。C型超聲波掃描是通過多元線陣掃描技術來實現的，通過在平面上做出X、Y坐標來反應綜合的軌跡規劃問題。X軸方向上所用到的機理與B型超聲波掃描類似，而Y軸上是通過機械驅動時線探頭的位移。要得到一定探測深度的C型成像圖必須在接收回路中設定進程選擇的開關，然后對開關制定控制環節，這樣可以通過控制模塊來調整回波的信號強度，便于得到各個深度的聲波圖。

1.4 D型超聲波掃描。D型超聲波探傷檢測技術與B型超聲波探傷檢測技術的顯示方式較為相似，但是D型超聲波探傷檢測所得到的是檢測物體的側面圖，D型超聲波所檢測的所有界面的反射回波會與探頭所發射的聲束相疊加，逐次得到不同深度的界面回波，在N幀完成掃描過程后就能得到二維的超聲斷層圖像。

1.5 衍射時差法。衍射時差法近年來開始興起，它的原理是利用超聲脈沖散射得出的反射和衍射信號通過被測原件內部缺陷時發生的衍射情況來得到原件內部缺陷的信息。如果被檢測的原件表面非常潔凈，那么有關缺陷情況的衍射信號就可以反映在衍射時差圖上。

2 數字超聲波探傷檢測技術的應用

2.1 檢測鍋爐隱蔽角焊縫

首先要選擇探頭，根據接管壁的厚度來選配適用的聚焦探頭；第二步則是要確定探傷面，在橫波檢測前必須做出一定的估算，并做出區域分界線，借助矢量加減來找到探頭移動的基準線；第三步則要適用曲面平底孔來調節掃描線，保證掃描線的規整，另一方面還要做好靈敏度的檢驗工作；最后要識別波形，注意分辨接管或筒體外壁的回波，避免出現誤判或漏檢的情況，如果發現探頭與標記相重合的地方底波強度較大，那么未焊透或未熔合等缺陷肯定存在。

2.2 內壁裂紋檢測

用超聲波檢測內壁的裂紋需要使用2.5兆赫茲的探頭，且探頭的直徑一般在2厘米左右。將探頭置于容器的外圓面，通過直接接觸來檢測，容器的無缺陷部位可以反射回波，那么就很容易找到缺陷部位。

檢查容器的環形缺陷時需要用K1和K3兩種探頭進行掃描，在縱向范圍和周向范圍內用K1探頭來檢測，如果內壁有裂紋，那么顯示器上會有斷交反射曲線。在K1探頭的定性掃描完成后，對裂紋的深處做出評測就有相當的難度，因此，這時需要用到K3探頭。考慮到獲得內壁裂紋開口處的斷交反射波不太實際，因此所得到的信息主要反映的是裂紋根部的情況。在裂紋根部的反射波進入掃描區時，定量分析裂紋深度就容易多了。

3 數字超聲波探傷技術相關問題

3.1 數字超聲波探傷技術的特點

超聲波在不同介質傳播時，會在各介質的表面出現發射現象，因此，如果所探測到的缺陷的尺寸超過超聲波的波長就會在反射過程中反映出來，但如果缺陷的尺寸較小，聲波會繞過射線從而不能實現反射；超聲波具有良好的方向性，且其方向性會隨著頻率的提高而有所提升，在較窄的波束中輻射就能輕易辨別缺陷位置；超聲波的傳播能量很強，每一兆赫的超聲波能傳遞的能量為一千赫茲聲波的一百萬倍。

3.2 超聲波探傷的優缺點

數字超聲波探傷檢測具有較高的靈敏度，所需的檢測周期較短，且與應用X射線相比節省了檢測成本，對檢測人員的身體沒有很大的影響。但數字超聲波檢測探傷技術對檢測鍋爐本身有很高的要求，其工作平面必須平滑，另一方面，數字超聲波檢測的缺陷并不直觀，只有具備長時間實踐經驗的檢驗人員才容易辨別出所檢測的鍋爐存在的缺陷，因此數字超聲波探傷檢測技術在厚度較大的零件檢測中較為適用。

4 結語

本文對數字超聲波探傷掃描的原理，即A、B、C、D四個類型的超聲波掃描法以及衍射時差法做出了詳細的介紹，同時也將數字超聲波探傷掃描技術在鍋爐檢測中的運用闡述清楚，對隱蔽角焊縫和內壁裂紋檢測情況做出詳細敘述，最后找到數字超聲波探傷掃描技術中的一些優缺點，同時對其技術特點做出了詳盡的描述，旨在為相關人員的工作提供參考。

[1]石鋒,謝建平,梁椏東.超聲波探傷檢測的影響因素分析及監督與控制[J].科學技術與工程,2012(25).