探伤技术在超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器检测中的应用分析

黎建安

摘 要：在以往针对超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器检测过程当中，由于缺陷检测评级的缺乏，导致其偏振缺陷数目无法得到精准检测，而探伤技术则能够将这一缺陷准确检测。基于此，本文将主要针对如何在超薄金属内衬量化复合材料压力容器当中有效应用探伤技术展开相关探讨。

关键词：超声波;探伤技术;压力容器检测

中图分类号：TH49                                 文献标识码：A                              文章编号：2096-6903（2022）01-0078-03

0 引言

超声波探伤仪技术作为一种无损探伤技术，广泛应 用于压力容器的生产和原材料的焊接检测，超声波探伤 仪在技术上具有穿透能力，可以探测到几米的深度，具有较高灵敏性，可以检测反射器，这些反射器非常适合与直径约为十分之一毫米的气隙反射器配合使用。

1 研究背景

超薄金属内衬轻质复合压力容器的检测是保证复合 压力容器质量的重要手段，复合材料压力容器的质量直 接影响薄金属内衬轻型复合材料压力容器的安全系数，  因此，提高对薄金属内衬轻质复合压力容器的检测具有 非常现实的意义，根据薄金属内衬轻型复合材料压力容器检测中的探伤关键技术，可以保证压力容器的稳定可持续应用。为能够提高压力容器检测精度，国内专家学者对探伤技术在薄金属内衬轻型复合压力容器检测中的应用进行了研究。结果表明，采用探伤技术可以有效提高被检物的质量，需要注意的是，根据超声波探伤仪技术在金属内衬压力容器检测中的应用研究证明，该探伤技术可有效提高被检物的准确度。因此，本文明确提出了基于探伤技术的薄金属衬里轻质复合压力容器检测方法，重点是将传统检测方法与当代探伤检测技术相结合，实现现代化、高质量检测[1]。

2 复合材料压力容器的优点

与传统高压容器相比，复合材料高压容器优势明显， 性价比高，重量轻，使用时间长，耐腐蚀，不需要很多安全防护设备。并且根据实际要求用于生产复合高压容器的原材料很多，其中环氧树脂胶基复合材料使用较多。环氧树脂基原料具有高拉伸强度、高弯曲应变、优良的塑性和耐腐蚀性。环氧树脂基复合材料制成的高压容器可以最大限度地提高高压容器的抗弯刚度和耐腐蚀性能，复合高压容器的具体优点如下：（1）净重小。一般來说，复合高压容器的内胆多采用较薄的金属复合材料或其他原材料制成。高压容器的合成纤维层一般由碳纤维和玻璃纤维的混合物制成。化纤构件的抗拉强度高于其他原料，可塑性更强，可合理增加高压容器的承载能力。（2）加载时间长。环氧树脂胶基原料含有高拉伸强度和耐腐蚀性。将其作为复合材料应用，可以合理降低摩擦和消耗，提高使用周期。（3）表层化纤层不断工作。自动安全维护机械设备会立即发出警报，可以有充足的时间来处理常见问题，提高高压容器的安全性能。（4）成本和资金配置不高。随着新工艺、新技术的应用，以及新工业设备的深入推广，复合高压容器已经完成定性分析和制造，包装机可用于进行自动化机械设备，卷取操作过程不仅进一步提高了操作的精度，而且可以合理解决人工操作过程中存在的不足和问题 [2]。

3 精准校对超声波探伤仪器

3.1 超声波探伤仪探头的选用

为了更好地对承压金属复合衬里进行有效、完善的 探伤，快速发现金属复合衬里上的缺陷，需要提前对选 定的设备进行精确检查，防止超声波探伤仪设备本身存在数据和信息错误，危及仪器设备检测结果，保证专用检测工具的有效性和准确性，为金属衬里高压检测提供重要帮助。

若想确保探伤仪准确、精准的测量，首先要做的是检查超声波探伤仪的外表面，以保证实验仪器的一致性。是否缺少一些关键部件来保证实验仪器外部没有严重的凹坑、划痕和变形，必须进一步注意查看所有连接区域是否坚固，并且实验仪器不能松动甚至移除。然后选择合适的探头，将试块连接到探伤仪，做好充分的检测准备，并发布检测状态。在检查金属复合衬里的压力之前，需要根据检查对象所必须适用的标准规范、探头的型号、水晶的尺寸，选择合适的常用工具。探头的振动频率和k值的选择是选择的主要部分。例如专用刀具的厚度为4～5 mm，选择的探头和 k值应为6×6k3。厚度为6～8 mm。应该选择8×8k3、9×9k3，厚度为9或10 mm。不同的专用工具有不同的厚度以匹配不同的标准值。在宣布测试之前，必须准确确定测量仪器的厚度，以防止数据丢失。反之会导致探头选择不合适并危及检测[3]。

3.2 超声波探伤仪试块的选用

根据被测仪器的厚度选择合适的探头后，必须选择 与之相匹配的试块。试块超声波探伤仪的一大作用是确保商品工件的内部问题或损坏将被快速、准确地定位，以确保对缺陷和损坏程度的准确诊断和评估。分析试块是否能引起螺距波动范围的数据图，是否能协助员工检查金属材料衬里高压容器的损坏部位和内部损坏情况。定性分析超声波探伤仪标定的技术标准是电流磁轭的作用力≥45 N。要想准确校准超声波探伤仪，就必须掌握，牢记不同的检测目标应该搭配不同类型的专用探伤工具，保证在检测的情况下前期准备工作不易出错，以及最终准确的测量效果不会受到影响。选择合适的探头和试块的精度和选择是超声波探伤仪检定的主要保证，也是改进检验工作的重要保证。

3.3 基于探伤技术的压力容器缺陷检测评级

结合《特种设备安全法》，复合材料压力容器结构 实线检验的关键是“总面积损伤小或无损伤检测”和“标准压力容器维修”分两个层次进行。“小面积损坏或无损坏检测”对于不同维修标准或压力容器模板抗压能力弱等区域的检测至关重要。第一步是确保压力容器的表面在外观后进行检查，符合标准;第二，掌握被测压力容器的本质特征;第三，判断缺陷的大小。核心探伤技术选择DAC动作组，将超声波探伤仪设置为“开启”状态。结合《安全生产法》等相关要求，对按同一标准维修的复合材料压力容器，选择区分压力容器维修抗压强度等方法，确保检测方法的真实性和有效性，能够完成压力容器的实际表达。同时，对压力容器样机的压力和取样等测试阶段的监督进行了改进[4]。

4 用探伤仪对压力容器的检测

4.1 检测时应注意的事项

说到超声波探伤仪的关键技术，其实关键是把它分为两个全过程。这两个全过程需要在金属内衬高压容器的检验过程中完成。第一步是探伤仪的外观检测，探头试块的检测，检测结果出炉前对检测伙伴的清洁。第二个全过程是当场公布检查对象。在检查前的整个准备过程中，第一个工人应检查整体靶的表面和侧面，并使用通用工具检查整体靶表面的油迹、焊接角的飞溅、锈迹和焊缝，以及被测工件的表面地点，确保干净整洁，用探伤技术探头修复专用工装夹具上的深坑，再用砂轮等机械设备打磨平整，用计算方法打造科学的超声波探伤仪。板厚使用t表示，探头用截距K表示，内接Hmin=2Kt，HMAx=2.5Kt，相机切线斜率根据实测相机测得，钢中声束的值是根据这些方法获得的，相机切线斜率的可靠性对金属衬里压力不足尤其有害。除了充分的准备，还有现场检查。超声波探伤仪用于技术上检测金属衬里的高压容器。首先要确保外观检查是否符合要求，其次掌握不锈钢罐的材质、厚度、弧焊类型、焊接方法、弯曲程度和不必要的焊接位置、反面软垫、槽口形状及其焊缝等，最后根据检测结果制作DAC检测图，判断空位大小和损坏程度，综合分析以获得准确的评估级别[5]。

4.2 对检查结果缺陷的分析

对容器的损坏程度进行评论分析，首先打开超声波 探伤仪设备，选择与检测工位相匹配的菜单栏，设置选择的探头到与测试目标配对的探针。将其放在选定的试块上，按住A门渐进功能键，根据移动情况调整A，确保超声波在全屏的80%以上，记下采集到的信息，然后跟随轮子顺时针方向波动，直到存储的校准值从0变为1，采集完成。然后用选定的探头在试块上寻找最大回声波频率，用轮子调整A功能键的位置，直到计算完成前存储的标准值由原来的1变为2，根据不断调整探伤仪探头搜索最大反射声表面波频率的距离，在试块上依次存储清晰的检测信息。使用准备好的ADC曲线图识别金属衬里压力容器的缺陷的具体地址、问题的大小及其定量分析，进行容器的区分分析、确定的线和定量的线分析彼此之间的区域称为危险区I。定量分析线与区分废物的线之间的区域称为区域II，区分废物的线以上的区域称为区域III。如果检测到的损坏在I区，则缺陷不严重。如果检测到的数据在三区，则确认测试专用工具有缺陷。如果检测到的损坏在II区，则属于允许的类别。但如果超过这一类，则必须再次修理，并根据此类趋势图评估待测专用工具的质量[6，7]。

4.3 金属内衬压力具体实例分析

根据对复合压力容器缺陷状态的估计，建立数据库，其可分为一般缺陷、较严重缺陷和危险缺陷。压力容器的一般缺陷识别方法为：L标值小于20，存在一定的温差，温度梯度有固定的梯度方向，但不能引起安全事故。文章中一般缺陷的解决规则如下：首先处理缺陷状态，然后根据高关注度的发展趋势，有目的地分配维护，最后在蓝色中抹除缺陷，避免由缺陷引起的安全风险。较严重缺陷的鉴别方法为：Lm标值区域在20～60。解决较严重缺陷的规则如下：尽快分配和解决，需要时减少负载电流量，进一步确定缺陷的特征。危险缺陷的鉴别方法是：Lm值超过60，压力容器的最高温度超过要求区域内的最高允许温度。解决危险缺陷的规定是：分配和消除缺陷，在最短的时间内解决压力容器的缺陷，防止安全生产事故的发生，为不同环节、不同缺陷等级的检测提供历史参考。查询复合材料压力容器检测数据库的图像处理软件，对数据进行统计分析后，可转化为详细的复合材料压力容器检测报告超声波探伤仪技术检测结果的准确性是否能得到保证， 是否准确，必须通过一些实例来实现认证。超声波探伤是在容器较长的水平空间进行的，如CSK-I试块的检验，采用DCA曲线图进行认证，由于CSK-I试块的直径为1 mm，长度测量5 mm，深度测量30 mm。对于试品，测量数据显示，在测量内衬金属材料的压力容器的整个检测过程中，测量信息与试品的具体数据信息相同，这说明使用了超声波探伤仪技术内衬金属材料的压力容器试验数据更加精准，只需要做好特别注意的事项，结果与具体情况不会有太大差异。它具有相对较高的准确度，详细信息如图1所示。

5 结语

超声波探伤仪是辅助检查常用工具的核心技术，不 易对被检常用工具造成损坏，常用于内衬金属复合材料 的高压容器的生产加工。在电焊检测中，超声波探伤仪 技术具有以下优点;第一，穿透力强，可探测数米深;其次，它具有极高的灵敏度，可以检测直径10 mm的节距。根据相机和试块的选择，快速选择可与容器配对并准确测量的辅助工具，并制作ACD数据图，建立金属复合容器的缺陷位置。

參考文献

[1] 李德斌.超声波探伤技术在金属内衬压力容器检测中的应用研究[J].科技创新导报，2019，16（21）：16+18.

[2] 鲁文可，肖健.超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器的设计与制备[J].黑龙江科学，2019，10（8）：74-75.

[3] 刘怀广，丁晚成，黄千稳.基于轻量化卷积神经网络的光伏电池片缺陷检测方法研究[J].应用光学，2021（42）：1-8.

[4]宋昌江，朱明清，丛福官，等.一种轻量化蜂窝3D打印卸料法兰的设计及检测方法的研究[J].自动化技术与应用，2019， 38（10）：123-125.

[5] 刘元福，林晓.无损检测技术在海上压力容器检验中的应用[J]. 清洗世界，2019，35（12）：55-57.

[6] 利观宝.TOFD超声成像检测技术在压力容器检验中的应用研 究[J]. 2021（2018-24）：64-65.

[7] 王成.无损检测方法在压力容器检验中的应用研究 [J].2021 （2014-26）：208.

Application Analysis of Flaw Detection Technology in the Detection of Ultra-thin Metal-lined Lightweight Composite Pressure Vessels

LI Jian'an

（Zhaoqing Inspection Institute of Guangdong Special Equipment Inspection and Research Institute， Zhaoqing

Guangdong  526000）

Abstract： In the past inspection process for ultra-thin metal-lined lightweight composite pressure vessels， due to the lack of defect inspection ratings， the number of polarization defects could not be accurately detected， and flaw detection technology can accurately detect this defect. Based on this， this article will focus on how to effectively apply flaw detection technology in ultra-thin metal lining quantitative composite pressure vessels.

Keywords： ultrasonic; flaw detection technology; pressure vessel inspection