薄壁承压设备超声波检测方法检测

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1、5-8mm承压设备件超声波检测李富春、李海涛、曲庆彬技术监测中心无损检测公司二零一四年十一月5-8mm承压设备件超声波检测李富春、李海涛、曲庆彬（技术监测中心无损检测公司，新疆鄯善838202）摘要：目前的检测标准对超声波检测薄壁承压设备还有较大的局限性，出于检测精度、检测仪器与探头组合性能、仪器设备固有性质、超声波自身特性等方面综合考虑，JB4730-1994《承压设备无损检测》标准规定超声波只能检测8mm厚度以上的承压设备，但是在实际生产中有大量的承压设备壁厚都小于8mm,如何对这些壁厚小于8mm的承压设备进行超声波检测也就面临无标准可以使用的尴尬境地。针对以上问题，

2、出于使设备更加安全、稳定运行的考虑，必须探讨壁厚小于8mm的承压设备超声波检测技术。本文就针对上述问题进行了大量的实际实验，实际检测数据分析及对比实验表明，壁厚小于8mm的承压设备可以进行超声波检测，只要最大限度的排除①探头盲区②仪器杂波③探头杂波④耦合干扰⑤工件形状引起杂波等几个主要干扰因素影响，利用二次波、三次波甚至四次波进行超声波检测，完全可以得到令人信服的检测结果。影响壁厚小于8mm的承压设备超声波检测的最主要因素是探头盲区的影响，本文主要讲述如何消除盲区影响。关键词：承压设备超声波检测壁厚试块1检测原理超声波检测就是采用脉冲反射式超声波探伤仪，利用换能器（探头，

3、核心组件为压电晶片）将仪器产生的高频电振荡转换成高频机械振荡（即超声波），通过一定的耦合介质传输给被检工件，利用超声波在异质界面会发生反射、折射等现象的特性，如果工件中有气孔、夹渣、分层、裂纹等缺陷（与工件为异质界面），超声波信号在此处就会全部或者部分反射，反射回来的信号被探头所接收，通过换能器将高频机械振荡仪器转换成高频电振荡，仪器内部电路通过处理，将工件中来自底部和缺陷处行程不一、强度各异的反射信号转换成示波器上有高度和间距的波形，检验人员根据波形的位置、高度和探头移动过程中的变化特征来判断缺陷在工件中的大小、深度、类型。由于超声波检测的特点，用于检测用的超声波实际是

4、在固体介质中产生并传播的脉冲波，并不连续发射，波源各点辐射声波在场中某点产生不完全干涉或者不产生干涉，使得发射声波在接近波源部位的声压衰减没有任何规律，直到声波某一长度以后才按照对数函数规律衰减，这个长度称为近场区，近场区的超声波因为无规律衰减，是不能用于实际超声波检测的。这种情况反映到实际仪器中，超声波探头就存在一个盲区（即超声波近场区），盲区定义为从探测面到能发现缺陷的最小距离，盲区内的缺陷一概无法发现，一般盲区要求小于或者等于7mm，这也就是超声波检测为什么不能检测8mm以下薄壁容器的根本原因。盲区长度与入射波频率有关，盲区长度可由下式近似求得：N=D2/4λ式中：

5、D—探头晶片尺寸λ—入射声波波长由式中可知，通过改变探头晶片尺寸和入射波波长就可以改变盲区长度。对以上结果进行讨论:a.减小探头晶片尺寸或者增加入射波长都可减小盲区长度；b.探头晶片尺寸与超声波能量有关，减小晶片探头尺寸使检测范围相对变小，发现远距离能力减弱；c.探头晶片尺寸与超声波指向性有关，减小探头晶片尺寸使检测波束的扩散角增加，波束指向性变差（θ。=arcsin1.22λ/D）；d.入射波长与检测灵敏度有关，增加入射波长会降低检测灵敏度（检测发现最小缺陷为λ/2）；e.入射波长与超声波指向性有关，增加入射波长使检测波束的扩散角增加，波束指向性变差。6mm由以上讨论可

6、以看出，减小探头晶片尺寸或者增加入射波长都可减小盲区长度，但会影响检测灵敏度和缺陷检出能力，因此盲区始终无法消除，在保证灵敏度的前提下，尽可能缩小盲区，利用二次，三次甚至四次波进行检测，可以消除探头盲区的影响，准确检测薄壁承压设备。图一：利用三次反射波检测壁厚为6mm的钢板2超声波检测前准备2.1选择仪器和探头、试块：检测设备采用南通友联的PXUT-360型全数字智能超声波检测仪，该设备具备自动调节增益和峰值搜索功能，灵敏度高，稳定性强；探头选用根据探测部件的厚度,选择人射角大，能量大、盲区小、杂波小的小晶片斜探头。以厚度为6mm压力容器用16MnR钢为例，选用型号为5P

7、8×8K3的斜探头。依据公式：N=D2/4λ6mmL代入数据求得：N=8*8*3*106/4*5900*103=8.14mm图二：被检工件盲区及声程确定对于6mm厚钢板，一次波声程L=T/Sinθ式中：T—被检测工件厚度θ—超声波入射方向与法线夹角（K3探头入射角为720）代入数据求得：L=6.32mm由此可看出:L=6.32mm