数字超声波探伤扫描技术在锅炉检测中的应用探讨

李斌

摘要：作为五大常规无损检测技术之一的数字超声波探伤技术，一直被广泛的应用于各行各业，基于他具有断层图像的三维重建功能，因此在无损探伤领域有着重要的研究意义和使用价值，该技术通过对检测到三维空间二维信息结构判断对比，尤其适用对锅炉缺陷的检测，本文通过对数字超声波探伤扫描技术的优缺点和原理进行分析，并对在锅炉探伤中的应用进行讨论，以为今后的工作提供指导。

关键词：数字超声波；探伤技术；应用探讨

作为国民经济发展中重要的工业设备，锅炉在各行各业都有着极其广泛的应用，比如在科研和军事以及能源工业、石油行业，发电行业等锅炉都有着重要的作用。锅炉对承压和介质以及密封性都有特殊要求，由于生产技术的限制锅炉的制造过程中不可避免地会产生不同程度的缺陷，因此在工作过程中的任一疏漏都很容易造成发生火灾和燃烧乃至爆炸由此会造成对环境的影响，以及对人民生命财产安全造成巨大影响。因此通过先进技术对锅炉的运行状态进行监测，及时发现锅炉中存在的损伤问题对工业生产的安全具有重要的意义，作为一种无损检测方法，超数字超声波探伤扫描技术在锅炉的检测当中被广泛运用，该方法通过数字超声波进行对锅炉表面扫描得到二维信息以及三维结构，通过对数据的分析，可以判断出锅炉的炉身是否出现损伤现象，因此在工业应用领域当中具有重要的使用价值[1]。

1.数字超声波探伤扫描技术原理

数字超声波探伤技术和X射线探伤技术是当今世界上两大并列的无伤检测技术，尤其是数字超声波探伤技术因为其高科技性更是受到了广泛的关注。超声波信号具有高频特性，频率在2-25khz之间，随着计算机技术的发展，它已经能通过连接计算机充分发挥其特性，在锅炉的探伤检测中起到了尤为重要的作用[2]。超声波通过某种接口和微型计算机以及小型计算机进行连接，突破了传统模拟超声探伤技术的应用缺陷，通过计算机信息化的介入可以对在检测锅炉中得到探伤波形直接进行处理，并去除掉信号中的杂音，然后再通过计算机对祛除掉杂音的信号进行增益控制、图像显示以及数据分析，再采取下一步的处理，系统连接的电脑设备通过接收由AD模数转换器转换出来的数字信号采取下一步行动，对接收到的信息进行人或者电脑操控判断出检测到信息所处位置，在这个过程当中，转换器的功能是将位置转变成数字信息存储在电脑中，而电脑通过对超声波型的位置变化和时间变化进行处理后，就能得到超生波探伤扫描的各种数据，经过各项复杂的计算和處理得到相关结果。

2.数字超声波探伤技术的缺点

超声波信号的高频特性决定从理论上来说超声波的在无限大和均匀介质中是通过直线途径传播的。声阻抗的改变会因为非均匀的介质造成超声波产生折射、投射和反射的界产生的光学物理现象。这些变化会转变为输出信号的现象对于超声波仪器来说在对受监测器具进行指示时会出现缺陷问题。超声波检测技术在对固体材料的微观组织进行评价相关力学性能体现出微观和宏观上的不连续性。对于大部分检测设备的用范围受到来说只有单一扫描形式的限制而变的狭窄，因此智能进行模拟量信号的分析，这对检测分析人员的经验提出了很高的要求，要通过辅以人工分析手段才能才能获得正确的结论。

数字超声波探测技术的缺点在于对待测物件必须具备表面光滑的很高要求，而且被探测的零件要求的厚度都比较大，否则无法保证探测的精，此外，由于探测角度的问题，发现超声技术对于对某些工件进行的检测仪位置和缺陷程度并不精确，因此可能造成由于一些小的缺陷而导致灾难事件发生的惨痛的经历，在带来严重生产安全事故的损失同时也对工作人员造成伤害。因此需要做好区分非缺陷波等结构型同波的研究，通过模式识别等方法来提高超声波检测技术对工件缺陷的准确识别。

3.数字超声波探伤技术在锅炉检测中的应用

目前锅炉检测标准执行参照承压设备无损检验的标准来落实，锅炉中常见的缺陷包括夹渣未融合和裂纹以及气孔未焊透等现象，这些缺陷会对锅炉的安全运行造成一定的影响，因此通过先进的检测技术进行探测及时发现问题，解决问题是确保安全生产的重要手段。超声波探伤技术以其特有的优势被运用在锅炉的制造组装过程以及后期监测检查过程当中，它的监测标准包括合格级别、探伤比例以及探扩探要求在内的各项指标都有相应的技术规定。

进行超声波探伤过程当中应当对待测工件的接头形式、坡口形式以及木材厚度都有明确的认识；此外探伤时机的选择也非常重要，具体的时间应该是在低合金结构钢完成焊接工作24小时之后，碳素结构钢在完成焊接后的焊缝温度冷却到和环境温度相同时[3]；此外在每次进行超声波探伤操作之前，都应当进行对仪器的校准，确保仪器的准面板曲线综合性能没有问题，这可以保证探伤结果的准确性得到保障；探伤过程当中，耦合剂的选择应该综合考虑选择具有附着力，流动性以及粘度此外，且不容易对工件的表面造成腐蚀，清洗起来也比较方便经济又实用的材料；在探测过程当中，尤其要注意探测方向应当根据母材的厚度进行选择确定；在探伤的过程当中，应当采用精探伤和粗探伤两种方式结合，精探伤指的是定量定位，粗探伤指的就是有无缺陷以及分布状态等，通过使用锯形扫查的方式进行对锅炉前后，转角、左右扫查，环绕扫查等的查验确保无遗漏；此外，对探测的结果应当进行如实记录并发现其中的缺陷找出补救解决措施；进行检测之前应当对工件表面进行处理，去除氧化皮及飞溅物并对锈蚀表面进行处理使其光洁度保持一定标准之内。

4.影响超声波定位确性因素的主要原因，

4.1工件的影响

超声波探测仪对工件进行检测，对被测工件的表面具有很高的要求，一旦在锅炉压力容器的表面存在粗糙和设计不平整现象，会造成检测时候的耦合不良出现，由此也影响到超声波探测的精确度；此外，射线在不同的工件中经历的路径发生变化时造成耗费时间发生变化，会体现在显示屏上的检测信号出现差异化，由于工件大多是曲面结构，因此探测的结果会因为操作人员在使用探头时候的握持角度不当而产生变化，导致出现的检测定位效果不佳。同时工件材质的不同体现在对超声波的声阻不同，所以不同的锅炉压力容器的材料不均匀，也会导致测量结果的偏差。

4.2仪器的影响在对锅炉进行超声波检测的过程当中，要使仪器保持在水平线性的状况之下才可以保证检测的精度，但是在实际检测过程当中，锅炉的压力容器表面具有自然弯曲度会对检测结果造成一定的影响，从而导致缺陷定位的误差，因此在检测的过程当中水平刻度的精度会对检测的结果造成一定的影响，这可以通过对检测仪显示屏上的基线比例进行调整，而达到一定的校正目的。

4.3探头影响

通常情况下，探头几何中心的主线和超声波探测仪发出的实际增速轴线之间存在较大的偏差，这会导致检测结果的偏差出现。此外经过长时间的使用之后， 检测仪的探头性能也会出现下降，再加上厂家的对器具维护工作不到位，甚至会导致在检测现象当中出现双峰，一旦出现双峰现象那就无法确定具体的缺陷位置在哪里；探头经常性的使用会造成磨损，磨损尤其会产生斜契面由此会造成探测折射角的加大从而影响到探头的指向性错误，进一步影响到超声波检测仪检测的精准度。

结语：

随着科学水平的提高，使用超声波探伤技术对锅炉的质量进行检测具有独有的优势，但是该技术依然存在一定程度上的缺陷，需要通过不断的技术革新来提高测量精度。

参考文献：

[1]马成军.浅谈超声波探伤技术在锅炉压力容器检测中的应用[J].化工管理，2017，（33）：115.

[2]滑翔，都超.谈锅炉压力容器超声波检测技术[J].军民两用技术与产品，2018，（4）：229-230.

[3]杨年，宋瑞祥.超声波检测在实际生产中的应用[J].科技与创新，2018，（6）：152-153.