超聲無損檢測在壓力容器焊縫檢測中的應用

張峰

摘 ? 要：無損檢測是指在不破壞物體使用性能和內部組織的基礎上，對物體進行的檢查，所以無損檢測技術也稱非破壞檢測技術。在目前的無損檢測技術中，超聲波檢測是最為常見的一種。文章通過分析超聲無損檢測在壓力容器焊縫檢測中的應用，以期提高超聲無損檢測的應用效果，提升壓力容器的性能，針對問題提出相應的解決辦法，促進焊縫檢測領域的進一步發展。

關鍵詞：超聲無損檢測;壓力容器;焊縫檢測

壓力容器一般由棒材、鍛材、金屬板材以及鑄件構成，這些原材料的質量是影響壓力容器質量的最重要因素，確保原材料質量能夠充分保證壓力容器的使用安全性。除原材料質量以外，制作壓力容器過程中的工藝及相應的檢測技術，也是影響壓力容器質量的重要因素。本文從焊縫檢測出發，探討利用超聲波檢測技術提高壓力容器質量的發展策略。

1 ? ?超聲無損檢測簡述

1.1 ?相關概念

以超聲波穿過試件發生透射、反射或散射為原理，對檢測對象進行宏觀檢測、幾何測量以及力學性能變化、組織結構等表征的檢測，稱為超聲無損檢測。

1.2 ?工作原理

在超聲無損檢測過程中，超聲儀器發出超聲波，超聲波入射到工件中，在有缺陷的焊縫中，超聲波發生反射，檢測設備中的探頭接受后，通過在熒屏上的波幅高低以及位置等信息判斷焊縫缺陷的位置和大小。通常情況下，超聲波進入工件后會沿著原來的速度和方向繼續傳播，但是一旦工件中出現氣孔、裂紋等問題，由于聲阻的差異，超聲波就會發生反射，利用超聲無損檢測儀器對反射后的超聲波進行接收，就能夠達到檢測焊縫缺陷情況的目的。目前，超聲無損檢測在焊縫檢測中應用較為廣泛，因其具有靈敏度高、速度快、成本低、準確性好等優勢[1]。

2 ? ?超聲無損檢測在壓力容器焊縫檢測中的應用探討

2.1 ?氣孔

焊接過程中發生的物理及化學變化，容易使焊縫中產生氣體，如果氣體在金屬冷卻、凝固前未及時排出，則會導致焊縫中出現氣孔，氣孔屬于焊縫中危害較小的一種體積型缺陷。使用超聲波檢測焊縫中的氣孔時，超聲波會出現波形陡直尖銳、反射率高等現象。如果焊縫中有大量氣孔，則會在超聲波檢測儀器中出現一簇波幅高低不平的信號。如果壓力容器體型較大，使用的是單面焊雙面成型的焊接方法，則氣孔可能在焊縫中呈密集的鏈狀分布，形狀與“八”相似，將其稱為“八字孔”，所以，在檢查過程中要注意焊縫與儀器探頭的角度，要考慮所有氣孔的特征，避免出現漏檢的情況[2]。

2.2 ?夾渣

焊縫中的夾渣問題會降低焊縫的性能及質量，導致壓力容器的整體結構穩定性降低，使用超聲無損檢測焊縫中的夾渣問題時，當超聲儀器上出現鋸齒狀、寬度較大的波形時，證明焊縫中存在夾渣。同時，儀器中的波形還有波峰圓潤的特點，操作人員移動超聲檢測儀器時，儀器上出現明顯的信號滾動。當進行旋轉儀器探頭的操作時，儀器上出現此起彼伏的超聲波浮動。當將探頭向不同方向移動時，表現為不同波幅的變化。使探頭平行移動時，儀器上表現出波幅有一定的變化，這是超聲無損檢測壓力容器焊縫中夾渣的現象，應對不同缺陷問題的超聲檢測表現有充分的了解，這樣才能促進超生無損檢測在壓力容器焊縫檢測中的應用[3]。

2.3 ?未焊透

受焊接工作人員技術水平以及工作經驗的影響，壓力容器焊縫經常出現未焊透以及沒有實現有效融合等問題，影響焊接工作質量，這時利用超聲波儀器檢測未焊透及未熔合的問題，能夠幫助焊接操作人員提高焊接質量，避免壓力容器性能的下降。當焊縫中出現未焊透問題時，在超聲波檢測儀器上出現回撥快速的現象，儀器上迅速接收到反射回的超聲波，并且波形呈矩形形態，當檢測焊縫兩側時，儀器上表現出的現象較為相似。如果沿著焊道進行檢測，儀器中出現波幅變化不明顯的情況;如果使檢測探頭垂直于焊縫，轉動探頭時，儀器上出現波幅變動很快的現象，則說明焊縫中存在未焊透的情況，需對焊接口進行處理，以保證壓力容器的整體質量和性能[4]。

2.4 ?未熔合

未熔合也是焊接過程中存在的質量問題之一，如果超聲無損檢測儀器上表現出與單個氣孔相似的連續波形，則證明未熔合的位置發生在焊接根部。從焊縫兩側進行檢測時，如果焊縫未熔合，則檢測儀器上將出現兩側的波形各有不同，或者異常現象僅發生在焊縫一側。由于方向性較強，所以，用不同k值探頭的超聲波檢測設備時，會表現出不同的波幅，且差異較大。

2.5 ?裂紋

裂紋也是壓力容器焊縫中常見的缺陷之一，超聲無損檢測設備能夠實現對裂紋的有效檢測，當焊縫中出現裂紋時，超聲波檢測儀器上將出現波幅較寬、較強的回波，有多峰現象。當操作人員平行移動探頭時，有連續出峰現象，轉動探頭有位錯現象。

3 ? ?結語

綜上所述，超聲無損檢測是目前焊縫檢測中應用最多的檢測方式，超聲無損檢測能夠發揮出較大的應用優勢，將其應用在壓力容器焊縫檢測時，能夠有效檢測出焊縫中存在的裂紋、氣孔、未焊透、未熔合以及夾渣等缺陷，幫助提升焊接質量，提高壓力容器的整體性能。

[參考文獻]

[1]王猛，刁海波，馬晶晶.壓力容器不銹鋼復合層焊縫中復合層對超聲波檢測的影響[J].無損檢測，2019（4）：58-61.

[2]伏喜斌.壓力容器焊縫超聲TOFD檢測的COMSOL模擬[J].無損檢測，2018（7）：9-14.

[3]袁曙斌，曾琢鋼.超聲無損檢測在壓力容器焊縫檢測中的應用[J].水電站機電技術，2015（8）：42-44.

[4]羅林.超聲無損檢測在壓力容器焊縫檢測中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2015（31）：728-729.