压力容器的超声检测技术及应用
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压力容器的超声检测技术及应用
摘要：压力容器广泛应用的一种重要设备，同时也是一种安全隐患。压力容器在中国产业的发展中起到了举足轻重的作用， 压力容器的发展对中国产业的发展起到了很大的推动作用。在压力容器中采用超声检测技术，对保证其生产、安装质量及使用安全具有重要意义。随着新材料、新结构的不断出现，对工程装备的质量、安全、可靠性等方面的需求越来越迫切。文章对无损检测的有关内容作了简单的介绍，并着重阐述了超声检测技术在压力容器特殊装置上的应用。
关键词：压力容器；无损检测；超声检测技术；设备质量
1.压力容器超声检测技术应用优势和应用步骤
1.1应用优势
在各种检测方法中，无损检测是一种重要的测试手段，其种类也比较多。在压力容器检验中，利用超声检测技术进行检验，效果较好。采用超声探检测术，对工件及材料无任何损伤。利用超声检测技术，通过声光特征对压力容器零件进行检测，可大大提高检测效率。超声检测技术的使用必须与无损检测技术配合使用，要依据检测目标及仪器状况，确定进行无损检测的时机及方法。利用超声检测技术对压力容器进行检测，能有效地降低检测费用，确保检测质量。采用超声检测技术，能对缺陷进行及时发现，并对工艺的改善起到有效的指导作用。
1.2应用步骤
在使用超声检测技术时，有很多种方法。该方法利用脉冲声波在工件表面沿着特定的方向传播，并在两个不同阻抗点的交界处被反射，得到对应的超声波信号，并将其显示出来。并对其进行了波形分析，以判断其是否存在缺陷。由于采用了脉冲式测试技术，因此必须按照有关程序进行测试，并针对不同的测试面选取不同的测试面。超声波缺陷的主要反射面与束流轴向几乎成直角。根据被测对象的结构、技术要求及现场条件，选用合适的测量仪。根据压力容器的声学特征和结构特征，对超声检测方法进行了选择。在这一工艺中，必须采用偶联剂来除去探针及工件上的气体。在所用的偶联剂中，最常见的有水、润滑油、化学浆料等。该方法具有价格低廉、效率高等优点，但在使用超声波检测时，要注意耦合层的厚度、工件的表面光洁度等对检测结果的影响。在实际的超声探测技术中，需要使用探针。上扫时，所探测到的波段是声波的波段，扫查的方式也要确定。最后，必须能将探测到的故障所表现出的信号与故障状态联系起来，最好能进行相关的记录与评定。
2.超声检测技术在压力容器中的应用
2.1承压设备用无缝钢管及锻件超声检测
压力容器是一种以锻造为主的生产方法。锻件的制造过程主要有：钢水的熔炼、钢水的加热与浇铸、锻件的成形、锻件的冷却与热处理等。锻造中常见的问题有：铸造，锻造，热处理等。在装配之前，锻造的零件要通过超声波检查，达到规定的标准。(1)钢管焊缝的检验以纵向缺陷为主，焊缝焊缝的检验可以按照
JB/T 4730-2005附录 D （规范附录）的规定，通过两方协商确定；(2)对纵向缺陷进行探查时，超声光束应该是从钢管断面中央的一边斜入射入，然后沿着管壁周缘呈“Z”形传播。在对横向裂纹进行检测时，要求超声光束在轴线方向上呈“Z”形分布。探针与钢管之间的螺距以及与其相关的螺距要求超声波束能用于100%的扫描。要使合成比达到大约14%以上，该自动探测系统必须保证它的实时探测灵敏度，而且该内沟道与外沟道间的最大反射波振幅差不得大于4 dB。对每个钢管分别按两个不同的方向进行试验；(3)对于不同规格的钢管，可以采取浸泡式和接触式两种方法来检测。超声检测是一种常用的方法，可用于在压力装置中使用的碳素钢和低合金的锻件。圆筒形锻件，其内外径比值在70%以下，不宜在周向作横波试验。双晶直测针的额定频率为4MHz，测针的晶片面积为140平方mm或更大。对于单晶直测头，其额定频率为2MHz-5MHz，测片尺寸通常为Φ14mm-25mm，其内部缺陷包括：残余收缩，气孔，夹杂，白点，裂纹等。JB/T
4730-2005标准将定标器用于双晶体直线探测器和双晶体探测器。利用实测数据得到的测距-幅度曲线对其进行修正，从而消除了传统双晶直测头存在的回声、声场等问题。由于双晶直测头的盲区比较小，因此可以实现对工件表面缺陷的探测；为此，为了适应各类中小锻件的检测要求，该标准对检测厚度的要求，已不作任何限定。
2.3换热器筒体超声检测
精炼厂的加氢生产车间有一台换热器。这台台换热器采用16 CrMo材质，内壁41~44mm厚，盖板43~45mm厚；缸体管径20 CrMo，缸体壁厚38-42mm；该盒状管子具有14 CrMo的材质大小和51~54mm的管壁厚度；圆柱体及焊缝层的内衬均为不锈钢。对此换热器的外观进行观察，对其内部焊接层的泄漏进行检查，对气缸壁的厚度进行测试，对金属相表面进行分析，并进行磁粉检测、颜色附着力检查和气密性测试。通过以上试验，证明其性能良好，符合要求。利用2.5P14K1型斜面探针，在换热器外筒壁上应用超声自动检测技术，对此部位的焊点进行检测。探头的前端和 K值用CSK-IA标准试片进行检测，敏感性用CSK-Ⅱ标准试片进行检测。得到了圆柱体最大壁厚为44 mm时的距离—振幅曲线。板的定量分析线敏感性为Φ1×6-5 dB，焊接接头的检验等级为 B，使用单、双侧检验方法。这一范围的宽度是焊接自身的宽度，在焊接的每一面上的面积大约是用于试验的原始材料厚度的30%，最多12mm。探头的运动幅度应该在1.28伏以上，并且扫描速度应该在160mm/秒以内。两个邻近的探头运动间的间隔应该保证探头的宽度有12%的交叠。当回波的幅值超出了定量线段时，则需要通过探测器定位来判断缺陷的位置。缺陷的定位应该根据得到的最大回波信号的位置来决定。通过该仪器，可直接得到裂纹的深度及横向间距；缺陷的指示长度用5分贝法测定，缺陷的类型用缺陷评价法和波形判定法测定，焊接头质量等级用来判定缺陷是否超过标准。
2.4板材超声检测压力容器
它主要是由8-50 mm厚的板材构成，并且通过各种连接方法进行组合。在对各类零件进行装配与组合前，必须根据有关规范与要求对其进行无损检测。装配前必须先通过试验。目前，板料生产企业多采用浸入式超声波检测，而压力容器生产企业多采用接触法加以复验，并在检测过程中发现不正常的情况下再进行检测工作。用JB4730对压力容器板进行检测。在采用双晶型直角探测器的情况下，应该在JB4730的附件 G中加入有关探测距离和幅度特性的指标。(1)对8mm以下的板材进行探测时，若采用单晶直探针方法，则应采用兰姆波探测，因为板材的厚度会有一定的盲区，难以分辨出有无缺陷；(2)对8mm到20mm厚的钢板，应用双晶型直探针进行超声检测。当探测器的频率为4 MHZ 时，探测的结果要比3
MHZ 的结果要好。所述双晶直探测器具有超过16mm的波宽和不低于140mm的晶圆区域；(3)在25mm以上的钢板上，利用3 MHZ （薄板的厚度低于50mm）或4
MHZ （薄板的厚度低于240mm）（晶圆的直径在15mm~25mm）进行超声探测。在用单一直线探测器检测20mm以上的钢板时，发现样品满足 CBII标准；(4)复合板材的超声检测，其检测条件为：①按技术规程或设计图规定，可采用其它检测方式；②探测方式可以为100%扫描，也可以为平行探测，在板的宽度方向上相距50mm；③100%的扫描是在沟道预先确定的直线的两边50 mm的位置上；
3.结束语
综上所述，在使用超声检测技术的过程中，要根据有关标准、规范和制度，重视科学的运用。因此，对超声检测技术进行了深入研究，并提出了相应的对策。本文对超声检测技术在压力容器中的应用进行了深入的研究与分析，以期对实际工程中出现的质量问题有一定的指导意义。
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