超聲波探傷技術在金屬內襯壓力容器檢測中的應用研究

陳 誠，喬業程

（大連鍋爐壓力容器檢驗檢測研究院有限公司，遼寧 大連 116013）

超聲波探傷技術作為一種無損探傷技術，被廣泛的應用在壓力容器制造、材料焊接的檢測中。超聲波探傷技術具有穿透能力強，探測深度可達數米；靈敏度高，可發現與直徑約十分之幾毫米的空氣隙反射能力相當的反射體[1]。本文通過對對探頭、試塊進行選擇，結合制作DAC曲線，完成金屬內襯壓力容器的檢測，確定壓力容器的缺陷，從而完成超聲波探傷技術在金屬內襯壓力容器檢測中的應用研究。

1 超聲波探傷儀的校準

為實現對壓力容器金屬內襯的有效探傷，首先對超聲波探傷儀進行校準，通過對超聲波探傷儀進行校準，可確保其檢測的有效性和準確性[2]。首先對超聲波探傷儀的外觀進行檢查，檢查其配件是否齊全，確保外表不得有硬的碰傷和變形，同時超聲波探傷儀的所有緊固件不得出現松動和脫落現象。然后對探頭、試塊進行選擇，為下一步檢測奠定基礎。

1.1 探頭的選擇

應用超聲波探傷技術檢測金屬內襯壓力容器前，需要根據被檢對象技術要求以及形狀來選擇探頭。探頭的選擇包括探頭型式、晶片尺寸、頻率以及探頭K值的選擇等，探頭的選擇方案如表1所示。

表1 探頭的選擇方案

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 試塊的選擇

基于探頭的確定，選擇與之匹配的試塊，其超聲探傷試塊能夠快速精確的對工件內部多種缺陷進行定位、診斷和評估。為了保證檢測結果的精確性、有效性，要對試塊進行選擇。在超聲波檢測前，利用人工反射體來調整試塊檢測靈敏度，然后利用超聲波試塊調整掃描速度，同時調整儀器示波屏上實際聲程與水平刻度值之間的比例關系。最后確認該試塊能否繪出的距離波幅曲線，從而來對金屬內襯壓力容器缺陷進行定量。校準技術要求為：電磁軛提升力≥45N；靈敏度試片刻槽清晰顯示。依托探頭與試塊的選擇，完成超聲波探傷儀的校準。

2 壓力容器金屬內襯超聲探傷檢測過程

2.1 準備檢測

超聲波探傷技術在金屬內襯壓力容器檢測中的應用主要分為檢測準備階段和現場檢測兩個環節。

檢測準備階段，首先修整檢測面，將檢測面上的油垢、焊接飛濺、銹蝕和氧化皮清除掉，同時將探頭移動區的深坑進行補焊，然后用砂輪打磨。板厚t和探頭的斜率K，來計算超聲波探傷技術檢測金屬內襯壓力容器的寬度，計算公式如下所示。

斜率K通過計算探頭聲束在鋼中折射角的正切值來獲得，K值的準確性對金屬內襯壓力容器缺陷定位精度影響很大。

現場檢測階段，應用超聲波探傷技術檢測金屬內襯壓力容器，首先確保檢測表面經外觀檢查后合格，然后了解金屬內襯壓力容器的材質、厚度、焊縫種類、焊接方法、曲率、焊縫余、背面襯墊、溝槽以及坡口形式等情況，最后根據制作的DAC曲線，判定缺陷大小，給出質量評級。

2.2 缺陷的評級

首先選擇DAC功能組，將超聲波探傷儀設置為“開啟”狀態。接下來選擇標定菜單，將探頭放置在已選擇的試塊上，選擇A門起始功能，并調節A門，確保回波為滿屏的80%，保存標定，順時針旋轉撥輪，直到保存標定值由0自動改為1時結束。然后用探頭在試塊上找最高反射回波，用撥輪調節A門起始門位，直到套住該反射回波時結束，保存標定，同樣順時針旋轉撥輪，直到保存標定值由1自動改為2時結束。反復調整探頭在試塊上找最高反射回波的距離，依次保存標定。

應用制作的DAC曲線來判定金屬內襯壓力容器的缺陷、缺陷分區及定量。

定線和定量線之間稱為Ⅰ區，定量線和判廢線之間稱為Ⅱ區，判廢線以上稱為Ⅲ區，如果探傷的波線在Ⅰ區，那么該缺陷可以不管；如果探傷的波線在Ⅲ區，那么該壓力容器不合格需要返修；如果探傷的波線在Ⅱ區，驗收標準確定允許長度，超過也需要返修，完成壓力容器金屬內襯超聲探傷檢測。

3 實例分析

為驗證金屬內襯壓力容器檢測過程的有效性，進行實例分析，實例分析過程采用標準短橫孔試塊，利用金屬內襯壓力容器檢測過程，對長橫孔進行探傷，本文采用CSK-I試塊，與DAC曲線進行驗證。又因CSK-I試塊為直徑1mm，長度為5mm，深度為30mm的標準樣塊。其探傷儀顯示曲線如圖1所示：

圖1

數據顯示，該方法能夠確定深度為30mm，直徑1mm，采用半波高度法，能夠確定長度為5mm，采用提出金屬內襯壓力容器檢測過程，能夠實現超聲波探傷技術在金屬內襯壓力容器檢測中的應用，且具有較高的準確性。

4 總結

通過對超聲波探傷儀進行校準，應用校準后的探傷儀完成金屬內襯壓力容器的檢測，從而完成超聲波探傷技術在金屬內襯壓力容器檢測中的應用研究。