超聲無損檢測在壓力容器焊縫檢測中的應(yīng)用

張峰

摘 ? 要：無損檢測是指在不破壞物體使用性能和內(nèi)部組織的基礎(chǔ)上，對物體進(jìn)行的檢查，所以無損檢測技術(shù)也稱非破壞檢測技術(shù)。在目前的無損檢測技術(shù)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(yīng)用，以期提高超聲無損檢測的應(yīng)用效果，提升壓力容器的性能，針對問題提出相應(yīng)的解決辦法，促進(jìn)焊縫檢測領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)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(gòu)成，這些原材料的質(zhì)量是影響壓力容器質(zhì)量的最重要因素，確保原材料質(zhì)量能夠充分保證壓力容器的使用安全性。除原材料質(zhì)量以外，制作壓力容器過程中的工藝及相應(yīng)的檢測技術(shù)，也是影響壓力容器質(zhì)量的重要因素。本文從焊縫檢測出發(fā)，探討利用超聲波檢測技術(shù)提高壓力容器質(zhì)量的發(fā)展策略。

1 ? ?超聲無損檢測簡述

1.1 ?相關(guān)概念

以超聲波穿過試件發(fā)生透射、反射或散射為原理，對檢測對象進(jìn)行宏觀檢測、幾何測量以及力學(xué)性能變化、組織結(jié)構(gòu)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(fā)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(fā)生反射，檢測設(shè)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(jìn)入工件后會沿著原來的速度和方向繼續(xù)傳播，但是一旦工件中出現(xiàn)氣孔、裂紋等問題，由于聲阻的差異，超聲波就會發(fā)生反射，利用超聲無損檢測儀器對反射后的超聲波進(jìn)行接收，就能夠達(dá)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(yīng)用較為廣泛，因其具有靈敏度高、速度快、成本低、準(zhǔn)確性好等優(yōu)勢[1]。

2 ? ?超聲無損檢測在壓力容器焊縫檢測中的應(yīng)用探討

2.1 ?氣孔

焊接過程中發(fā)生的物理及化學(xué)變化，容易使焊縫中產(chǎn)生氣體，如果氣體在金屬冷卻、凝固前未及時排出，則會導(dǎo)致焊縫中出現(xiàn)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(xiàn)波形陡直尖銳、反射率高等現(xiàn)象。如果焊縫中有大量氣孔，則會在超聲波檢測儀器中出現(xiàn)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(xiàn)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(zhì)量，導(dǎo)致壓力容器的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，使用超聲無損檢測焊縫中的夾渣問題時，當(dāng)超聲儀器上出現(xiàn)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(xiàn)明顯的信號滾動。當(dāng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)儀器探頭的操作時，儀器上出現(xiàn)此起彼伏的超聲波浮動。當(dāng)將探頭向不同方向移動時，表現(xiàn)為不同波幅的變化。使探頭平行移動時，儀器上表現(xiàn)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(xiàn)象，應(yīng)對不同缺陷問題的超聲檢測表現(xiàn)有充分的了解，這樣才能促進(jìn)超生無損檢測在壓力容器焊縫檢測中的應(yīng)用[3]。

2.3 ?未焊透

受焊接工作人員技術(shù)水平以及工作經(jīng)驗的影響，壓力容器焊縫經(jīng)常出現(xiàn)未焊透以及沒有實現(xiàn)有效融合等問題，影響焊接工作質(zhì)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(zhì)量，避免壓力容器性能的下降。當(dāng)焊縫中出現(xiàn)未焊透問題時，在超聲波檢測儀器上出現(xiàn)回?fù)芸焖俚默F(xiàn)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(tài)，當(dāng)檢測焊縫兩側(cè)時，儀器上表現(xiàn)出的現(xiàn)象較為相似。如果沿著焊道進(jìn)行檢測，儀器中出現(xiàn)波幅變化不明顯的情況;如果使檢測探頭垂直于焊縫，轉(zhuǎn)動探頭時，儀器上出現(xiàn)波幅變動很快的現(xiàn)象，則說明焊縫中存在未焊透的情況，需對焊接口進(jìn)行處理，以保證壓力容器的整體質(zhì)量和性能[4]。

2.4 ?未熔合

未熔合也是焊接過程中存在的質(zhì)量問題之一，如果超聲無損檢測儀器上表現(xiàn)出與單個氣孔相似的連續(xù)波形，則證明未熔合的位置發(fā)生在焊接根部。從焊縫兩側(cè)進(jìn)行檢測時，如果焊縫未熔合，則檢測儀器上將出現(xiàn)兩側(cè)的波形各有不同，或者異?，F(xiàn)象僅發(fā)生在焊縫一側(cè)。由于方向性較強(qiáng)，所以，用不同k值探頭的超聲波檢測設(shè)備時，會表現(xiàn)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(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對裂紋的有效檢測，當(dāng)焊縫中出現(xiàn)裂紋時，超聲波檢測儀器上將出現(xiàn)波幅較寬、較強(qiáng)的回波，有多峰現(xiàn)象。當(dāng)操作人員平行移動探頭時，有連續(xù)出峰現(xiàn)象，轉(zhuǎn)動探頭有位錯現(xiàn)象。

3 ? ?結(jié)語

綜上所述，超聲無損檢測是目前焊縫檢測中應(yīng)用最多的檢測方式，超聲無損檢測能夠發(fā)揮出較大的應(yīng)用優(yōu)勢，將其應(yīng)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(zhì)量，提高壓力容器的整體性能。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王猛，刁海波，馬晶晶.壓力容器不銹鋼復(fù)合層焊縫中復(fù)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(yīng)用[J].水電站機(jī)電技術(shù)，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(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（31）：728-729.