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【摘 要】超声波探伤技术可以广泛应用于锅炉和压力容器制造等领域。常规超声波探伤的基本模式，即A型显示的脉冲回波法在检测缺陷时，通过缺陷回波的辐值大小来判断缺陷是否应该判为废品。本文讨论了超声波探伤检测相关技术在锅炉压力容器检测中的应用，对影响定位定量的因素进行探讨，在压力容器超声波探伤检测技术发展层面上起到积极的促进作用。
【关键词】压力容器检测；超声波探伤；缺陷定位分析；缺陷定量分析
1、锅炉压力容器超声波探伤检测
作为无损检测技术的重要手段之一，超声波检测技术是发展最快，应用也最广泛的领域。
超声波信号具有高频特性，频率在2-25khz之间。从理论上来说，在无限大、均匀介质中超声波的传播途径是直线，反之，若是非均匀的介质（也包括从一种到另一种介质中），声阻抗的改变会使超声波在不同声阻抗的界面上产生折射、投射和反射的光学物理现象。图1是超声波检测仪器的工作原理图。对于超声波仪器来说，这些变化会转变为输出信号，指示受监测的器具时都存在缺陷。超声波检测技术可以用来评价器具固体材料的微观组织，以及通过检测相关力学性能探究其微观和宏观不连续性。在超声波检测技术发展的早期，对于大部分检测设备来说只含有A扫描形式。扫描形式的单一导致应用的范围也很狭窄，仅用于模拟量信号的分析，这种信号输出需要富有经验的检测和分析人员，来进行人工分析才能得出正确的结论。
本文所探讨的对象是锅炉压力容器，即锅炉与压力容器，由于生产技术的限制，在这些特种设备的制造过程中不可避免地会产生不同程度的缺陷。经断裂力学研究资料证明，在特种设备的诸多缺陷中，危险系数最大是带有尖锐边缘的平面裂纹性质的缺陷。在工业生产中焊接技术是经常用到的一种施工手段，毫不夸张地说，含有金属材料的工件大都离不开焊接。焊接的质量亦可以通过无损的超声波检测技术进行评价，避免将焊道切割进行物理性的压弯、拉伸等检测。图2为超声波检测仪检测焊接缺陷的原理。在我国现行的技术标准中，规定对于工件中重要的焊道要全部进行无损检测，确保产品的质量安全。
在超声波检测技术的应用实践中发现对工件进行超声波无损探伤时，可能会由于探测角度的问题，检测仪对于工件存在的某些缺陷（如裂纹、未熔合等），区分度不是太准确。对于一些工业使用的器具，如本文所探讨的锅炉压力容器，很有可能是由于一些小的缺陷而导致惨痛的灾难事件，在带来严重生产损失的同时也对人员的安全造成隐患[1]。正因为如此，我们有必要对A型扫描回波波形进行研究分析，区分非缺陷波等结构型回波，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。
2.影响缺陷定位定量的因素分析
2.1 影响缺陷定位的主要因素
2.1.1 仪器的影响
在超声波检测中，仪器要保持水平线性。在检测锅炉压力容器，由于管道和锅炉表面的自然曲度，可能会造成仪器水平线性不佳，从而导致缺陷定位误差大。这种误差是固定存在的，在不能避免时我们只能借助不同角度的多次检测来减少误差。仪器水平刻度精度也是影响缺陷定位的因素。调节超声波检测仪器示波屏上水平刻度值可以对仪器的基线比例进行调整。
2.1.2 探头的影响
超声波检测仪器探头发出的实际声束轴线，若与探头几何中心轴线存在较大的偏离时，会导致检测结果的不准确。有些厂家使用的超声波检测仪器维护不足，长时间使用后仪器的探头性能下降，有时甚至会显示探头双峰的现象。两个主声束均指示缺陷存在时，而不能准确定位是哪个主声束检测到的，从而也无法对缺陷进行准确定位[2]。探头长期使用必将引起磨损，对于探头部位来说最常见的就是斜楔。若斜楔的前面磨损较大，相对于完整探头的检测结果来说，探头检测到的折射角会增大，探头K值增大，同样若是后面磨损较大，情況正好相反。半扩散角越小，探头的指向性越好，从而超声波检测仪器的缺陷定位误差小，定位准确度高。
2.1.3 工件的影响
就锅炉压力容器来说，影响超声波检测仪器缺陷定位的因素主要表现在两个方面。
一是锅炉压力容器工件的表面粗糙度和形式。工件表面粗糙，或者是正常设计得凹凸不平，在进行无损探伤时可能会造成耦合不良。另外声波在工件中所经过的路径不同，所耗费的时间也不尽相同，在检测仪的显示屏上显示差异化的检测信号。在工业实践中所检测的工件大多具有曲面，探头的平面接触曲面时，若操作人员的握持不当，点线接触不可避免会引入误差，由于不同角度探头的折射角会发生明显变化，检测的缺陷定位效果差。
二是工件的材质。在不同介质超声波的声阻是不同的，若锅炉压力容器材质若不均匀会对声束的传播产生影响。工件的材质还会影响内应力。还有工件的材质若极易造成探头的磨损，曲面的探头斜楔探测到的折射角和声束形状都会对缺陷定位产生影响。
2.2 影响缺陷定量的主要因素
2.2.1 仪器性能
超声波检测仪器在进行无损探伤时，仪器的性能是影响探测结果最重要的因素。如古语所言，工欲善其事必先利其器。生产企业在选择检测仪器时，一定要广泛调研，购入质量合格、经久耐用的仪器。探头是整个仪器中最容易磨损的部位，检测仪器还要做好平常的维护，保证检测结果确实可信。仪器的频率、垂直线性、探头形式、衰减器精度、折射角大小、晶片尺寸等都会直接影响检测仪器的回波高度，从而对工件的缺陷定量检测产生影响。
2.2.2 耦合与衰减的影响
对回波高参数来说，耦合剂的声阻抗和耦合层厚度都是影响参数准确性的因素。除此以外，对于表面粗糙，或者是正常设计得凹凸不平的工件，在进行无损探伤时可能会造成耦合不良。要考虑到试块或被探工件与检测仪的表面耦合状态可能存在差异，在进行灵敏度校准时，要采取有效的方案对耦合误差进行补偿，减小定量误差。对于某些工件应该测定材质的
2.2.3 操作人员的影响
在进行超声波无损检测进行缺陷定量时，操作人员也是不可忽略的因素之一[3]。不同的操作者的操作习惯不同，力度也不一样，斜锲的磨损程度也不尽相同。在调节各种参数时，如仪器时基线比例，通过试块来进行调准。操作人员若没有将回波前沿对准水平刻度，亦或是读数时视线未与刻度相平，都会造成缺陷定量结果不准。对于不同形状的工件要及时调整缺陷定位的方法。就本文探讨的锅炉压力容器大多不能以平板工件来简单处理。
3、结语
现今，随着科学技术的发展在工业生产中已有很多无损检测方法，如磁粉、渗透、超声波和射线探伤等。相对于诸多的无损检测技术，对于锅炉压力容器超声波还是有其不可比拟的优势。在设备的缺陷监测中有三个关键性数据，分别为缺陷距表面距离、缺陷之间的距离、壁厚的径向长度。曾有英国研究者对于容器的损害事件进行监测，结果表明由于内部裂纹的扩展所引起的工件损害占总数的比例高达89.3%。超声波可以对工件的内部缺陷准确定位，其对裂纹等面积性缺陷敏感。超声波的物理性质决定了检测性能，波长短，指向性好，对缺陷的分辨率高。通过超声波无损检测技术可以及时准确检测工件的缺陷，确保工件的输出质量。
在超声波无损技术的应用实践中，尚存在很多影响检测质量的因素。本文从超声波技术的原理入手，通过对超声波无损探伤技术在锅炉压力容器检测中的应用进行详细分析，之后在分析的基础上对影响超声波检测技术应用过程中，探讨工件的缺陷定位和定量影响因素。本文的研究对工业生产中锅炉压力容器的质量检测有着重要的指导作用，有利于超声波探伤检测技术更好应用于实践中。
参考文献
[1]黄健.数字超声波探伤仪在液化气储罐探伤中的应用[J].测控技术，2008，27（6）.
[2]孙齐松，王新华，许晓东等.铸坯在加热炉停留时间对中厚板探伤合格率的影响[J].北京科技大学学报，2008，30（5）..
[3]郭伟.超声波探伤不确定度的分析探讨.宁夏机械，2010.
【关键词】压力容器检测；超声波探伤；缺陷定位分析；缺陷定量分析
1、锅炉压力容器超声波探伤检测
作为无损检测技术的重要手段之一，超声波检测技术是发展最快，应用也最广泛的领域。
超声波信号具有高频特性，频率在2-25khz之间。从理论上来说，在无限大、均匀介质中超声波的传播途径是直线，反之，若是非均匀的介质（也包括从一种到另一种介质中），声阻抗的改变会使超声波在不同声阻抗的界面上产生折射、投射和反射的光学物理现象。图1是超声波检测仪器的工作原理图。对于超声波仪器来说，这些变化会转变为输出信号，指示受监测的器具时都存在缺陷。超声波检测技术可以用来评价器具固体材料的微观组织，以及通过检测相关力学性能探究其微观和宏观不连续性。在超声波检测技术发展的早期，对于大部分检测设备来说只含有A扫描形式。扫描形式的单一导致应用的范围也很狭窄，仅用于模拟量信号的分析，这种信号输出需要富有经验的检测和分析人员，来进行人工分析才能得出正确的结论。
本文所探讨的对象是锅炉压力容器，即锅炉与压力容器，由于生产技术的限制，在这些特种设备的制造过程中不可避免地会产生不同程度的缺陷。经断裂力学研究资料证明，在特种设备的诸多缺陷中，危险系数最大是带有尖锐边缘的平面裂纹性质的缺陷。在工业生产中焊接技术是经常用到的一种施工手段，毫不夸张地说，含有金属材料的工件大都离不开焊接。焊接的质量亦可以通过无损的超声波检测技术进行评价，避免将焊道切割进行物理性的压弯、拉伸等检测。图2为超声波检测仪检测焊接缺陷的原理。在我国现行的技术标准中，规定对于工件中重要的焊道要全部进行无损检测，确保产品的质量安全。
在超声波检测技术的应用实践中发现对工件进行超声波无损探伤时，可能会由于探测角度的问题，检测仪对于工件存在的某些缺陷（如裂纹、未熔合等），区分度不是太准确。对于一些工业使用的器具，如本文所探讨的锅炉压力容器，很有可能是由于一些小的缺陷而导致惨痛的灾难事件，在带来严重生产损失的同时也对人员的安全造成隐患[1]。正因为如此，我们有必要对A型扫描回波波形进行研究分析，区分非缺陷波等结构型回波，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。
2.影响缺陷定位定量的因素分析
2.1 影响缺陷定位的主要因素
2.1.1 仪器的影响
在超声波检测中，仪器要保持水平线性。在检测锅炉压力容器，由于管道和锅炉表面的自然曲度，可能会造成仪器水平线性不佳，从而导致缺陷定位误差大。这种误差是固定存在的，在不能避免时我们只能借助不同角度的多次检测来减少误差。仪器水平刻度精度也是影响缺陷定位的因素。调节超声波检测仪器示波屏上水平刻度值可以对仪器的基线比例进行调整。
2.1.2 探头的影响
超声波检测仪器探头发出的实际声束轴线，若与探头几何中心轴线存在较大的偏离时，会导致检测结果的不准确。有些厂家使用的超声波检测仪器维护不足，长时间使用后仪器的探头性能下降，有时甚至会显示探头双峰的现象。两个主声束均指示缺陷存在时，而不能准确定位是哪个主声束检测到的，从而也无法对缺陷进行准确定位[2]。探头长期使用必将引起磨损，对于探头部位来说最常见的就是斜楔。若斜楔的前面磨损较大，相对于完整探头的检测结果来说，探头检测到的折射角会增大，探头K值增大，同样若是后面磨损较大，情況正好相反。半扩散角越小，探头的指向性越好，从而超声波检测仪器的缺陷定位误差小，定位准确度高。
2.1.3 工件的影响
就锅炉压力容器来说，影响超声波检测仪器缺陷定位的因素主要表现在两个方面。
一是锅炉压力容器工件的表面粗糙度和形式。工件表面粗糙，或者是正常设计得凹凸不平，在进行无损探伤时可能会造成耦合不良。另外声波在工件中所经过的路径不同，所耗费的时间也不尽相同，在检测仪的显示屏上显示差异化的检测信号。在工业实践中所检测的工件大多具有曲面，探头的平面接触曲面时，若操作人员的握持不当，点线接触不可避免会引入误差，由于不同角度探头的折射角会发生明显变化，检测的缺陷定位效果差。
二是工件的材质。在不同介质超声波的声阻是不同的，若锅炉压力容器材质若不均匀会对声束的传播产生影响。工件的材质还会影响内应力。还有工件的材质若极易造成探头的磨损，曲面的探头斜楔探测到的折射角和声束形状都会对缺陷定位产生影响。
2.2 影响缺陷定量的主要因素
2.2.1 仪器性能
超声波检测仪器在进行无损探伤时，仪器的性能是影响探测结果最重要的因素。如古语所言，工欲善其事必先利其器。生产企业在选择检测仪器时，一定要广泛调研，购入质量合格、经久耐用的仪器。探头是整个仪器中最容易磨损的部位，检测仪器还要做好平常的维护，保证检测结果确实可信。仪器的频率、垂直线性、探头形式、衰减器精度、折射角大小、晶片尺寸等都会直接影响检测仪器的回波高度，从而对工件的缺陷定量检测产生影响。
2.2.2 耦合与衰减的影响
对回波高参数来说，耦合剂的声阻抗和耦合层厚度都是影响参数准确性的因素。除此以外，对于表面粗糙，或者是正常设计得凹凸不平的工件，在进行无损探伤时可能会造成耦合不良。要考虑到试块或被探工件与检测仪的表面耦合状态可能存在差异，在进行灵敏度校准时，要采取有效的方案对耦合误差进行补偿，减小定量误差。对于某些工件应该测定材质的
2.2.3 操作人员的影响
在进行超声波无损检测进行缺陷定量时，操作人员也是不可忽略的因素之一[3]。不同的操作者的操作习惯不同，力度也不一样，斜锲的磨损程度也不尽相同。在调节各种参数时，如仪器时基线比例，通过试块来进行调准。操作人员若没有将回波前沿对准水平刻度，亦或是读数时视线未与刻度相平，都会造成缺陷定量结果不准。对于不同形状的工件要及时调整缺陷定位的方法。就本文探讨的锅炉压力容器大多不能以平板工件来简单处理。
3、结语
现今，随着科学技术的发展在工业生产中已有很多无损检测方法，如磁粉、渗透、超声波和射线探伤等。相对于诸多的无损检测技术，对于锅炉压力容器超声波还是有其不可比拟的优势。在设备的缺陷监测中有三个关键性数据，分别为缺陷距表面距离、缺陷之间的距离、壁厚的径向长度。曾有英国研究者对于容器的损害事件进行监测，结果表明由于内部裂纹的扩展所引起的工件损害占总数的比例高达89.3%。超声波可以对工件的内部缺陷准确定位，其对裂纹等面积性缺陷敏感。超声波的物理性质决定了检测性能，波长短，指向性好，对缺陷的分辨率高。通过超声波无损检测技术可以及时准确检测工件的缺陷，确保工件的输出质量。
在超声波无损技术的应用实践中，尚存在很多影响检测质量的因素。本文从超声波技术的原理入手，通过对超声波无损探伤技术在锅炉压力容器检测中的应用进行详细分析，之后在分析的基础上对影响超声波检测技术应用过程中，探讨工件的缺陷定位和定量影响因素。本文的研究对工业生产中锅炉压力容器的质量检测有着重要的指导作用，有利于超声波探伤检测技术更好应用于实践中。
参考文献
[1]黄健.数字超声波探伤仪在液化气储罐探伤中的应用[J].测控技术，2008，27（6）.
[2]孙齐松，王新华，许晓东等.铸坯在加热炉停留时间对中厚板探伤合格率的影响[J].北京科技大学学报，2008，30（5）..
[3]郭伟.超声波探伤不确定度的分析探讨.宁夏机械，2010.