超聲探傷技術在無損檢測中的應用

高慶偉（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

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超聲探傷技術在無損檢測中的應用

高慶偉
（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

摘 要：隨著我國社會的發展和進步，當前我國的科學技術也取得了較好的發展，超聲探傷技術在各個領域的無損檢測中都有著較為廣泛的應用，如建筑、機車、醫療、鍋爐等領域，本文主要分析了超聲探傷技術在無損檢測中的具體應用。

關鍵詞：超聲探傷技術；無損檢測；應用

超聲探傷技術在很多領域的無損檢測中都有著較好的應用，同時它具有檢測精度高、檢測時間短等優勢，因此探究超聲探傷技術在無損檢測中的應用就有著非常重要的現實意義。

一、超聲探傷技術簡述

1 具體定義

超聲波無損探傷可以簡稱為NDI，它是由超聲無損檢測延伸和發展而來的，在實際的超聲探傷技術操作中，主要用到以下一些設備：超聲探傷儀、耦合劑、探頭以及標準試塊等。超聲探傷技術主要是用來檢測鑄件的氣泡、縮孔、夾渣、焊接裂紋以及是否焊透等，同時還能對這些器件厚度進行有效測定。隨著我國科學技術的迅速發展，超聲無損檢測技術也在不斷創新、發展，并且超聲無損技術已經成為檢測材料或是結構的一種重要技術方法，同時它也更好地推動了我國超聲探傷技術的快速發展?？傮w來講，超聲檢測技術不僅可以實現在線檢測，而且這項技術所采用的超聲波并不會對人體有任何的危害，也不會影響系統運行的狀態，因此超聲檢測技術成為檢測材料或是結構最為重要且常用的一種技術檢測方法。而由超聲檢測技術延伸發展而來的超聲探傷技術的性能則更好，不但靈敏性強、穿透力好、檢測速度快，同時檢測設備也比較簡單，這樣超聲探傷檢測的成本也就很低，因此被廣泛應用在很多領域中。

2 檢測的基本原理

結合上述對超聲探傷技術含義的分析可以看出，超聲波探傷技術可以分為反射和透射兩種方式，而反射相比于透射來講，它的精準性更高，因此我們主要來分析反射的基本原理。反射的探傷原理為：當脈沖發射器將超聲波利用探頭行短脈沖之后，送到具體的檢測物體中，而回波就能夠從檢測物件的缺陷處返回，并且在返回時，會有信號處理系統對其進行處理，處理結果就能夠在示波器上顯示出來，同時示波器還能顯示出波形的幅度大小以及傳播的具體時間。這樣如果得知檢測物體中的聲速，就可以根據示波器上的現實數據來計算出脈沖波的傳輸時間，進而得出被檢測的物體的缺陷程度。

二、超聲探傷的具體分類

1 按照探傷原理進行分類

超聲波探傷按照探究原理可以分為：脈沖反射法、穿透法以及共振法三種。脈沖反射法的工作原理是采用超聲波探頭將脈沖發射到被檢測物體中，依據反射波的現實結果來分析被檢測物體的缺陷情況。同時脈沖反射法又可以分為缺陷回波法、底波高度法以及多次底波法等。

2 按照耦合的方式進行分類

按照耦合的方式可以將超聲波探傷技術分為接觸法、液浸法和非接觸法。

3 按照探傷的顯示方法進行分類

按照探傷的顯示方法可以將超聲波探傷分為A型顯示、B型顯示以及C型顯示三種類型。這三種探傷儀的顯示現象會有所不同，A型顯示只會顯示被檢測物體的缺陷深度；B型顯示能夠顯示被檢測物體內部的缺陷情況，即物體內部缺陷的橫斷面形狀，這時示波器上的橫軸表示探頭在被檢測物體上的位置，縱軸表示被檢測物體缺陷的深度。而探頭在被檢測物體上的移動情況跟示波管上掃描線的水平移動情況是一樣的，因此應該使用長余輝示波管，確保檢測的圖像可以存留到熒光屏上，并且還能確保探頭的移動速度符合要求；C型顯示探傷儀能夠顯示出被檢測物體的內部缺陷的平面圖像。

4 按照智能方式進行分類

以上所講到的探傷方法都是由人工進行操作的，也被稱作是人工探傷。還有一種叫做超聲自動探傷，它是指使用超聲波在被檢測物體或是探頭的移動過程中，自動檢測物體的缺陷程度并將其缺陷結果顯示出來。超聲自動探傷主要用到的設備有帶閘門裝置的探傷儀、顯示裝置、探頭以及夾持設備等。按照探頭設置方式的不同還可以將其分為以下三種方式：一是直接接觸方式，這種方式適用于探傷速度不大，并且被檢測物體表面光滑的情況，如軌道、無縫鋼管等；二是局部水浸方式，這種方式在超聲波探傷檢測中比較常用，雖然還可以將其進行細化分類，但是這些方式的工作原理都是一樣的；三是全水浸方式，這種方式適用于物體一些部位或是管類物體的精密探傷。

三、超聲探傷技術在無損檢測中的具體應用

1 超聲探傷技術在壓力管道強度檢測中的應用分析

超聲探傷技術在壓力管道的強度檢測中有著較好的應用，主要是通過壓力管道的抗壓強度以及超聲波在壓力管道內部的傳播聲速兩者之間的相關性來進行檢測的，也就是說，如果壓力管道的彈性模量顯示得越大，那么壓力管道的強度就會越高，超聲波在檢測的時候就會有更快的傳播速度。很多的實驗結果表明，我們可以采用非線性的數學模型進行建模分析上面所提到的壓力管道的抗壓強度和超聲波在混凝土內部的傳播聲速兩者之間的相關性，這樣就能夠得到強度和聲速兩者之間的曲線關系，進而更加直觀形象地體現這兩者之間的相關性。在采用超聲探傷技術對壓力管道的強度進行檢測時，首先應該把壓力管道的模版側面作為具體的檢測面，并以200mm×200mm為一個檢測區域，還必須要確保所有的檢測物體上相鄰的兩個檢測區域的之間的距離不能大于2m；同時還要確保檢測面的平整度和整潔性，還要給完好無損的層面做必要的干燥處理工作。在對壓力管道強度的檢測過程中，還應該確保所有檢測區域的相應輻射和接收換能器要在同一直線上，以及被檢測壓力管道和換能器之間的有效耦合。最后，就可以從所得的數據表格中查找計算出所檢測壓力管道的強度。

2 超聲探傷技術在壓力容器厚度檢測中的具體應用

在對壓力容器的厚度檢測中，采用超聲波探傷技術的工作原理為：超聲波可以由一種固體介質反射到另一種固體介質中，同時在這兩種不同的固體介質表面發生反射和折射，根據聲阻抗率相差越大，反射速度就越大，反射信號就越強的的原理，我們就能識別出來超聲波的反射波，從而檢測出反射波所到達的準確時間，再按照下列公式就能計算出壓力容器的厚度：H=1/2√［（CT）2-L2］， 式中：T為反射波的開始時間，C為超聲波在壓力容器內部的聲速，L為兩個換能器之間的距離。

3 超聲探傷技術在壓力管道的裂縫檢測中的具體應用

鍋爐、壓力管道的裂縫都會直接影響到鍋爐以及壓力管道的使用，如果壓力管道出現了一些缺陷，必然會直接影響到管道的使用性能和使用年限，因此可以采用超聲探傷技術做好壓力管道的裂縫檢測工作，從而確保壓力管道的使用性能。超聲探傷技術在壓力管道裂縫中的檢測原理為：首先應該找出沒有缺陷的壓力管道，并計算出在距離為2a的壓力管道中的超聲波傳播聲速，記為to，再將超聲換能器放置在距裂縫兩側均為a長度的位置，并計算出此時的超聲波的聲速，記為tc，然后再按照下列公式來計算壓力管道的裂縫長度：dc=a√［（tc/to）2-1］。

總之，超聲探傷技術在很多領域的無損檢測中都有著較好的應用，同時它在檢測中的優勢也很明顯，而隨著我國經濟技術的迅速發展，超聲探傷技術也在不斷發展、創新，并且超聲探傷技術又有著多種不同的分類，因此應該結合具體的檢測物體或是檢測結構，合理選用有效的超聲探傷技術進行檢測，從而提升檢測結果的精準性，進而有效提升我國的科學技術水平，推動我國科學技術的快速、穩定發展。

參考文獻

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