超声波检测管检测

超声波检测管检测（精选8篇）

1.超声波检测管检测 篇一

新型气体泄漏超声检测系统的研究与设计

摘 要：介绍了一种新型的气体泄漏超声检测系统,在分析小孔气体泄漏产生超声波的原理的基础上,阐述了该检测系统的原理及设计方案。该系统能对各种压力容器的孔隙泄漏所产生的微弱超声信号进行精确检测。该系统利用DSP技术对泄漏所产生的超声波信号进行分析处理和声压级计算,从而实现对泄漏的检测及泄漏量的估算。

关键词：DSP 声压级 本底噪声 泄漏超声波

目前,工业上和生活中均大量用到用于储存和输送压缩气体的压力容器,如气缸、气罐、煤气管道等。由于各种原因,容器会产生漏孔从而发生气体泄漏。据估计,工业上由于泄漏而损失掉的压缩气体平均占到40%左右。泄漏不但会造成能源的浪费,而且如果是有害气体的话,还会对空气造成污染。因此,准确地判断和定位产生泄漏的位置,对于提高企业的生产效率和节约能源具有重大的意义。

传统的泄漏检测方法如绝对压力法、压差法、气泡法等,操作复杂并且对技术人员要求较高,而且不具有实时性。目前,工业上广泛利用泄漏产生超声波的原理来进行泄漏检测。利用超声波检测气体泄漏位置,不仅方法简单,而且准确可靠。基于此,本文研究并设计了一种新型的超声波气体泄漏检测系统。检测原理

1.1气体泄漏产生超声波

如果一个容器内充满气体,当其内部压强大于外部压强时,由于内外压差较大,一旦容器有漏孔,气体就会从漏孔冲出。当漏孔尺寸较小且雷诺数较高时,冲出气体就会形成湍流,湍流在漏孔附近会产生一定频率的声波,如图1所示。声波振动的频率与漏孔尺寸有关,漏孔较大时人耳可听到漏气声,漏孔很小且声波频率大于20kHz时,人耳就听不到了,但它们能在空气中传播,被称作空载超声波。超声波是高频短波信号,其强度随着离开声源(漏孔)距离的增加而迅速衰减。因此,超声波被认为是一种方向性很强的信号,用此信号判断泄漏位置相当简单。

图1 气体泄漏产生超声波

1.2 声压与泄漏量的关系

泄漏超声本质上是湍流和冲击噪声。泄漏驻点压力P与泄漏孔口直径D决定了湍流声的声压级L。著名学者马大猷教授推出如下公式[1]:

式中,L为垂直方向距离喷口1m处的声压级(单位:dB);D为喷口直径(单位:mm);D0＝1mm;P0为环境大气绝对压力;P为泄漏孔驻压。

由此可知, 在与泄漏孔的距离一定时,泄漏超声的声压级是随泄漏孔尺寸和系统压力的变化而变化的。

泄漏产生的超声波频带比较宽,一般在20kHz到100kHz之间。在不同的频率点,超声波的能量是不同的。实际上,它的频谱峰值也是随泄漏孔的尺寸和压力的变化而变化的。比如:在一定的泄漏孔径和压力下,如果泄漏超声波的频谱峰值是在38kHz点,那么加大孔径以后它的频谱峰值可能出现在36kHz点;如果孔径不变,加大系统内外压差,频谱峰值可能出现在43kHz点。但是在同一频率点,对于形状相同的泄漏孔,泄漏所产生的超声波的声强随泄漏量的增大而增大。另外,如果泄漏量恒定,即泄漏面积一定,则泄漏孔的形状越接近于圆形,声压越高。当泄漏孔的雷诺数用式(2)表示时,在40kHz点声压与雷诺数之间的关系如图2所示。

图2 声压级与雷诺数的关系

式中,ρ为气体密度;μ为粘度;V为流速;D为力学平均直径。

由图2可知,如果能检测出泄漏孔附近在某一个频率点的声强,则可以推算出该泄漏孔的雷诺数。对于该泄漏孔,由于它的力学平均直径是确定的,所以这时雷诺数与气体泄漏量成正比关系。但是对于不同的泄漏孔,并不知道它的力学平均直径,因此光知道雷诺数还不能求出泄漏量。在工业上,对于管道气体,由于有源源不断的气体补给,管道里面的气压一般都是恒定值。而对于工业容器,由于小孔泄漏的泄漏量非常微弱,容器当中的压力变化非常缓慢,所以可以认为在一段时期内是恒定值。当系统内外压力一定时,对于不同的泄漏孔,它的泄漏流速都是一定的,可以用公式(3)[2]来表示:

式中,V为气体流速;p为管内压力;P0为环境大气绝对压力;T1为绝对温度;σ＝P0/P;R为气体常数;K=,对于空气,k=1.4,则K=2.646。

当雷诺数、气体流速知道以后,就可以反求出该泄漏孔力学平均直径D,即可得出泄漏量。通过以上分析得出:只要能检测出距离泄漏点一定距离的超声波在某一个频率点的强度,再给出泄漏系统内外压力,就可以估算出气体泄漏量。系统硬件实现

小孔气体泄漏所发出的超声波强度是极其微弱的,而且在工业场合,环境噪声是相当大的。所以要检测出在恶劣环境下的气体泄漏所发出的超声,必须对系统信号放大部分进行精心的设计。在本系统中只检测40kHz点的泄漏超声波的强度,原因是通过实验得出,在40kHz点的泄漏超声波能量都是比较大的,而且泄漏声和本底噪声能量差值也最大(如图3所示)。这样选择可以增加系统灵敏度。

系统原理如图4所示。系统分为模拟和数字两部分,模拟部分包括信号放大电路和音频处理电路等。信号放大电路由前置放大电路、带通滤波电路和二次放大电路组成。音频处理电路由本振电路、混频器、功率驱动电路组成。数字部分主要由DSP和LCD、RAM、键盘等外围设备组成。传感器信号经过放大滤波以后,一路交由DSP处理,另一路通过降频转化为可听声。下面分别介绍各部分原理。

图3 本底噪声与泄漏声声压图

图4 系统原理图

2.1 信号放大电路

图5所示为模拟电路的信号放大部分。

前置放大电路选用AD公司的专用高精度仪器三运放AD620。AD620是由三个精密运放集成的差分专用仪器运放,它具有低偏移、高增益(信号可直接放大到1000倍)、高共模拟制比的特点,特别适用于放大传感器信号。由于传感器接收到的大量的低频噪声(如50Hz的工频噪声)强度远大于它所接收到的超声信号,所以在传感器与AD620之间必须接一个无源高通滤波器。这样虽然增加了传感器的功耗,但是在后面可以通过增大放大倍数来弥补。第二级是一个有源带通滤波电路。在这一级可以滤掉前面滤波器没有滤掉的大部分背景噪声和由器件或电路产生的噪声。这里选择的通带为38kHz～42kHz。第二级和第三级运放都采用AD公司的OP777,它是一个超精密的低噪声运放,具有极低的电压和电流偏移以及很高的增益稳定性。第三级是一个一般的同相放大电路。经过第三级放大以后,信号范围为-3.3V～+3.3V,再经过如图所示的两个20kΩ的电阻,并接上+3.3V的偏置电压,就可以使输入到DSP的AD采样信号变为0～3.3V。

虽然选用的器件是低噪声的,但是对于检测极其微弱的泄漏超声信号来说,还是不能忽略器件本身的噪声。在信号进入DSP以后再一次对其进行数字滤波,滤掉由前面器件和电路产生的直流电压偏置和噪声。这样可以得到足够高精度的泄漏超声波信号。

图5 信号放大电路

图6 音频处理电路原理图

2.2 音频处理电路设计

设计音频处理电路的目的是能够比较方便地判断哪里有泄漏的产生。人耳的听觉范围大约在1kHz到20kHz之间。因此检测到的超声信号必须通过降频才能为人耳所听到。降频的原理是利用差分信号的乘法特性:

然后在Uo后接上低通滤波器,则可得差频信号。如选用本振电路的频率为37kHz,那么得到的差频信号为3kHz,可为人耳听到。音频处理电路的原理图如图6所示。

2.3 DSP

DSP的主要功能是负责A/D转换、对A/D转换后的信号进行分析处理、对LCD及电源进行管理。这里采用TMS320LF2407A。DSP芯片是一种具有特殊结构的微处理器。芯片内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,广泛采用流水线操作,并提供特殊的DSP指令,可以快速地实现各种数字信号处理算法。TMS320LF240X是德州仪器(TI)公司推出的基于C2×LP16位的定点低功耗的数字信号处理器系列,2407A型处理器是此系列中的最新产品。40M指令/秒(40MIPS)的处理速度可以提供远远超过传统的16位微控制器和微处理器的性能。它的内置10位模/数转换电路可以使电路得以简化。

2.4 LCD显示部分设计

LCD的作用是显示泄漏孔的声强和估算的泄漏值以及由键盘输入的数据。这里选用内藏三星公司的KS0713显示控制芯片的LCD显示模块。它有128×64的点阵。其供电电压只需3.3V。KS0713芯片速度相当快,内部晶振频率可达2MHz,很适合使用高速CPU芯片的场合。这里采用DSP的数字I/O口来控制LCD模块,如图7所示。

图7 TMSLF2407A与KS0713的接口

图8 键盘接口电路

图9 主程序流程图

2.5 键盘电路设计

键盘的作用是输入泄漏系统的内外压力值和选择不同的气体常数。在估算气体泄漏量时,需要知道气体的流速,由公式(3)可知,泄漏气体的流速可以通过气体内外的压力和气体常数等换算出来,这些数值是通过键盘输入进去的。这里采用一维键盘,用DSP的四个数字I/O口来接收键盘输入,采用软件的方法消除键盘的抖动。本系统设计了四个按键:“功能” 键、“+”键、“-”键和“确定”键。功能键用于循环选择容器内气压、容器外气压和气体常数的设置等。每按一次功能键,在上述三个功能间切换一次。键盘接口电路如图8所示。系统软件部分设计

因为系统要完成测量泄漏超声的声压级、估算泄漏量以及完成显示功能,所以软件主要由信号采集子程序、滤波子程序、FFT变换程序、泄漏估算子程序、LCD显示子程序、键盘服务子程序等组成。限于篇幅,在此只列出程序设计的总体思路,如图9所示。本文所介绍的超声波泄漏检测系统具有精度高、体积小、便于携带和具有很好的人机交互界面等特点。该系统还利用DSP等技术实现了对泄漏量的估算。

参考文献 袁易全,黄建人.高灵敏超声检漏仪的研究,东南大学学报,1989 2 李建藩.气压传动系统动力学.广州:华南理工大学出版社,1991 李 进,陈会仓,程 斌等.气体泄漏超声波检测装置.工业仪表与自动化装置,1996(5)4于亚非.用超声波传感器检测气体泄漏.仪器与未来,1992(8)5 李光海,王 勇,刘时风.基于声发射技术的管道泄漏检测系统.自动化仪表,2002;23(5):20～23

作者姓名： 龚其春 叶 骞 刘成良 王永红

作者单位： 上海交通大学机电控制研究所SMC研究中心

出处：电子技术应用

仅供阅览

2.超声波检测管检测 篇二

关键词：超声波检测,压力容器,缺陷

超声波检测属于对焊接质量进行控制使用最多的无损检测方法之一。此种技术所采用的设备具有体积小, 速度快, 适用性强及成本低等诸多优点。鉴于超声波所具有的钢材内部穿透力强这一优势, 所以超声波检测技术在较厚钢板焊缝检测方面使用得特别频繁。至于平面状缺陷, 虽然有的缺陷特别浅, 然而一旦超声波直射到缺陷面, 检测仪器都可以获得特别高的缺陷波。然而鉴于超声波检测结果必然受到操作者专业技能及经验差异等诸多因素的影响, 因此安全隐患及不必要浪费情况也时常出现。如果将所有的伪缺陷回波信号都排除在外的话, 那么超声波检测对于压力容器的正确探伤及检测准确性的提高而言所起的作用是特别重大的。

一、超声波检测理论基础

现如今, 人们在用超声波对压力容器缺陷进行检测时使用得最多的检测标准为JB/T4730.3-2005《承压设备无损检测》。为了更好地对超声波检测有一个大致的了解, 本人使用该标准对镇海炼化几百余台压力容器内部缺陷展开的检测。检测结果显示:超声波检测结果必然受到操作者专业技能及经验差异等诸多因素的影响。然而在现实生活中, 如果我们选择用射线对压力容器缺陷进行检测, 那么检测者需要做更多的工作, 比方说停机、清洁等等。通常情况下, 检测普通的压力容器所需时间是特别长的, 这势必会对被检单位的生产任务造成一定程度的负面影响。可是用超声波探伤则只需要将焊缝两边进行打磨便可以了, 能够较好地完成在人员、环境、设备及被测对象较难改变环境下的检测。凭借对同种缺陷展开超声波检测及射线拍片对比验证, 证实了超声波检测技术的意义。

二、超声波压力容器检测仪的检测

1. 压力容器缺陷类型的鉴别

压力容器内部的缺陷类型一般包括如下两种:其一为点状缺陷;其二则为条形缺陷。超声波在检测出缺陷后, 必须从不同方向对此缺陷展开探测。如果压力容器缺陷为平面形缺陷, 那么当我们从不同方向对其进行探测时, 其表现出来的回波高度会有很大不同。当检测者在与缺陷垂直的方向进行检测时, 此时的缺陷回波将相对较高;而当检测者在与缺陷平行的方向进行检测时, 此时的缺陷回波将相对较低, 甚至还会出现没有缺陷回波的情况。

(1) 点状缺陷

点状缺陷超声波检测的具体情况如图1所示。通过超声波于不同方向检测出的点渣及单个气孔缺陷的共性为:缺陷回波没有特别明显的变化, 波形相对稳定, 反射波高基本一致, 稍稍移动探头, 缺陷便会马上消失。其异同点为内部阻抗不一样。夹渣所具有的金属夹渣所释放的阻抗相对较大, 其反射波却比较低;气孔所具有的声阻抗比较小, 反射率却比较强:

(2) 条形缺陷

使用超声波于垂直方向对条形缺陷进行检测时, 其表现出来的共性为:当探头平行移动时, 反射波将持续出现。异同点为:裂纹回波高度较强, 波幅稍宽, 有多峰情况出现。如果检测者平行移动探头, 那么其波峰将出现小范围变动;此外, 如果检测者转动探头, 那么波峰便会出现上下错动的现象。至于未焊透缺陷, 其波形则相对稳定, 不管检测者从焊缝的哪一侧进行检测, 其所得反射波辐基本上都是相同的。当检测者对未熔合缺陷进行两侧探测时, 其反射波幅将不一样, 有时或许仅可从某一侧探测到。

2. 伪缺陷鉴别方法

(1) 仪器杂波及探头杂波鉴别方法

仪器杂波鉴别方法:当检测仪未与探头相连时, 其上所显示的波形有两种:其一为单峰;其二则为多峰;探头杂波鉴别方法:当检测仪器与探头相连时, 仪器将显示波形, 当探头灵敏度降下降后, 仪器上的波形就消失了。

(2) 焊缝表面沟槽导致的反射波识别方法

通常显示一次及二次波处, 抑或略微靠后的位置, 具体情况如图2所示。

(3) 耦合剂造成的反射波识别方法

当探头静置时, 由于耦合剂的扩散, 共波幅会慢慢降低。假如检测者将探头前的耦合剂擦去, 那么其信号便会马上消失。

(4) 咬边识别方法

咬边属于宏观缺陷, 特别容易造成裂纹的出现, 其危害性特别大。此种缺陷反射波通常出现在一次波及二次波的前边。当探头发出最强反射信号时, 把探头固定好, 适当高低仪器灵敏度, 以沾油的手指轻击焊缝周围咬边处, 察看反射信号有没有明显的跳动, 假如信号出现了明显的跳动, 那么此处信号则属于咬边反射信号。

结束语

总而言之, 如果我们想使用超声波对压力容器进行相关缺陷方面的检测, 那我们需要做的第一件事情就是对超声波检测仪展开一定的了解, 在对压力容器缺陷波有所了解的基础上再进行压力容器缺陷的检测, 如此才能够更准确地以超声波检测出压力容器所存在的缺陷。

参考文献

[1]尹作友, 张化光.基于人工神经网络的压力容器故障的诊断[J]仪器仪表学报, 2005年S1期.

3.超声波探伤检测研究 篇三

关键词：超声波探伤 检测技术原理 优点与缺点 未来发展

中图分类号：TP274.5；TP368.12 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2014）24-0000-00

1 超声波探伤检测的原理

在超声波探伤没有出现之前，金属探伤工作一直是靠表面观察、有经验的人员的观察和听声音等方法，后来出现了着色探伤和磁粉探伤这两种方法，有效的对金属内部的气泡与缺陷、裂纹等进行了揭示。但是相比起超声波探伤这一方法来说，前两种方法不但过程复杂，而且花费大，而且还存在着不准确，无法发现隐藏在工件内部的缺陷和裂纹的问题。这些问题在超声波探伤这一方法出现之后都得到了完美的解决。超声波探伤方法凭借其对工件的无损性，简单易行性，可靠性和可反复检测，一次购买长期使用的多种优点而被多大用户所称赞和喜爱。那么超声波探伤的工作原理到底是怎么样的呢？它是如何超越了传统的经验观察和磁粉探伤、着色探伤等探伤方法而在它们中间脱颖而出，成为其中的姣姣者的呢？这首先要从超声波探伤的原理说起。

人们都知道蝙蝠是通过超声波来活动觅食的。蝙蝠的发声器官与人类不同，它能够发出一种频率比人耳能够听到的声音频段更高的声波，这种声波具有良好的方向性，和非常好的穿透能力，并具有传播距离远，能够在碰到障碍物后反弹回来的良好特性。还能够用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。蝙蝠正是靠了这一特殊的器官与功能在夜间飞行和觅食的，凭借着超声波的良好传播和反弹的特性，蝙蝠即使是在伸手不见五指的黑夜中也能对周围的环境了如指掌，并完美的掌握猎物的方位和运动状态并成功的进行猎食。科学家们在了解了超声波与蝙蝠的这一优秀的功能之后，就将之运用到了船上，用它来测量水深和海中或者空中的物体。但是后来科学家们又发现了超声波在金属和一些物质中良好的穿透性能，凭借这一功能和遇上障碍物后反射的特性，科学家才发明了后来的超声波探伤仪。其工作原理就是靠着超声波在金属中良好的穿透性和遇上障碍物后反射的这两大特性。首先因为超声波声束能集中在特定的方向上进行传播，在介质中沿直线传播，其次，超声波在介质中传播过程中，会发生衰减和散射，且在异种介质的界面上将产生反射、折射和波型转换。所以当我们用超声波来探伤时，一但在金属内部存在着气泡与裂纹，那么超声波在穿过金属介质到达气泡和裂纹后就会发生变化，然后再次遭遇金属介质后又会发生变化和反射，利用这些特性，探伤者就能够轻易的了解金属内部气泡的位置和大小，以及金属介质的厚度了。如图1所示。

图1 超声波探伤检测的原理

2 超声波探伤检测的优点与缺点

目前超声波探伤仪有许多种类，多个产品，但是几乎所有的产品的探头都是通过压电效应的工作原理来工作的。压电效应 是一种物理现象，指的是某些晶体材料在交变拉压应力的作用下，产生交变电场的效应。压电效应的另一个现象是当晶体材料在交变电场作用下，产生伸缩变形。而超声波探伤检测仪的探头正是用这种具有压电效应的晶体制造成的。这使得这种探头具有压电效应，当我们需要探伤时，接通电路，探伤系统发出高频电脉冲激励探头上的压电晶片时，就激发发生压电效应，制造出超声波。而当超声波遇上障碍物而反射回来时，探头上的晶片受到超声波的作用，又激发压电效应，将声能转换为电能，并由探伤系统中的处理后显示在显示屏上。目前超声波探伤仪有多种类型，横跨多个探伤领域，光探头就有直探头、斜探头、双晶探头等多个各类，目前最先进的是双晶探头，双晶探头有两块压电晶片，一块用于发射超声波，另一块用于接收超声波。根据入射角不同，又分为双晶纵波探头和双晶横波探头。不同于以往的直探头，现在的斜探头、双晶探头都有探测探测与探测面垂直或成一定角度的缺陷，如焊缝、汽轮机叶轮等的功能，大大的扩展了超声波探头能够探测的工件的各类和范围。

总结起来，目前超声波探伤检测仪所具有的优点有这样一些：较强的穿透能力、较高的的灵敏度，可发现大小只有0.1毫米左右的气泡和裂纹、准确性较高，可发现气泡和裂纹的方向、大小和形状、探伤方便、可当场显示检测结果、操作方便安全。但缺点也不少，主要有这么一些：对检测人员的经验和操作要求较高、无法检测形状不规则，小而薄的物件，也无法检测材质不均匀的工件、无法准确的揭示出缺陷的详细情况、探伤仪昂贵，探伤成本较高等等。

3 超声波探伤检测仪器未来的发展趋势

参考上文中揭示的目前超声波探伤检测仪所具有优点与缺点，结合现代科学技术的现状和未来的发展趋势，超声波探伤检测技术将会向着以下几个方面发展：①向高精度、高分辨率方向发展。②高温条件下的测量明显增多，在线检测、动态检测增多。③在若干领域向超声无损评价发展，使得超声检测内容有了新的内涵。如超声检测技术与断裂力学相结合，对重要构件进行剩余寿命评价；超声检测技术与材料科学相结合，对材料进行物理评价。④在无损检测方面向定量化、图像化方向发展，超声检测系统将进一步数字化、图像化、自动化、智能化。⑤现代信息处理技术如数值分析法、神经网络技术、模糊技术、遗传算法、虚拟仪器技术将广泛应用于超声检测技术领域。

参考文献

[1]郑君.基于嵌入式系统超声波探伤的研究[D].北京交通大学，2008年.

[2]韩辉.数字化超声波探伤仪关键技术的研究[D].沈阳理工大学，2008年.

收稿日期：2014-11-16

作者简介：严伟（1983—），男，江苏靖江人，本科，检定员，助工。

4.超声波无损检测报告 篇四

超声波无损检测原理

当然，无损检测在实际的工业中用途如此广泛，方法也有很多。我主要来谈谈超声波无损检测的一些认识，我们首先必须对超声波的工作原理必须有一定的了解，主要是基于超声波在试件中的传播特性。a.声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；

b.超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；

c.改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；

d.根据接收的超声波的特征，评估试件本身及内部是否存在缺陷及缺陷的特性。超声波检测的优点：

a.适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；

b.穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料，可检测厚度为1～2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件； c.缺陷定位较准确；

d.对面积型缺陷的检出率较高；

e.灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；

f.检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。超声检测的适用范围：

a.从检测对象的材料来说，可用于金属、非金属和复合材料；

b.从检测对象的制造工艺来说，可用于锻件、铸件、焊接件、胶结件等； c.从检测对象的形状来说，可用于板材、棒材、管材等； d.从检测对象的尺寸来说，厚度可小至1mm，也可大至几米； e.从缺陷部位来说，既可以是表面缺陷，也可以是内部缺陷。

超声波检测仪器设备发展

在无损检测技术发展到现在，超神波检测技术的仪器设备已经发展的非常多了，20世纪70 年代以来，超声检测的数宇化、自动化、智能化和图象化成为超声无损检测技术研究的热点，标志着超声无损检测的现代化进程。近年来，随着传感技术、电子技术、自动控俐技术、记算机技术的发展，现代无损检测技术已经进人到以计算机控制为主的信息加工时代。表现在：生产过程实时监控和产品运行过程的监督(如对轧钢的生产线的监控)。对涂有各种厚度的防腐材料和保温层的工程检测技术：能自动扫描、自动定位与跟踪检测对象的各种检测机器人：对缺陷的自动识别与记算机模拟技术的深入研究等。其中计算机模拟或仿真技术就是可以不通过制造试件(顶埋有各种人工与自然缺陷).获得各种缺陷信号。采用计算机软件方法模拟检测过程，要对检测系统的结构与缺陷参数建立准确的数学模型比较困难，所以在实际生产中应用还相当少。超声检测仪器性能直接影响超声检测的可靠性，其发展与电子技术等相关学科的发展是息息相关的。计算机的介入，一方面提高了设备的抗干扰能力，另一方面利用计算机的运算功能，实现了对缺陷信号的定量、自动读数、自动识别、自动补偿和报警。20世纪80年代，新一代的超声检测仪器——数字化、智能化超声仪问世，标志着超声检测仪器进入一个新时代。

超声无损检测仪器将向数字化、智能化、图象化、小型化和多功能化发展。在第十三、十四世界无损检测会议仪器展览会、1996年中国国际质量控制技术与测试仪器展览会、1997年日本无损检测展览会等大型国际会议会展中，数字化、智能化、图象化超声仪最引人注目，显示了当今世界无损检测仪器的发展趋势。其中以德国Krautraemer公司、美国Panametrics公司、丹麦Force Institutes公司与美国PAC公司的产品最具代表性。真正的智能化超声仪应该是全面、客观地反映实际情况，而且可以运用频谱分析，自适应专家网络对数据进行分析，提高可靠性。提高超声检测中对缺陷的定位、定量和定性的可靠性也是超声检测仪器实现数字化、智能化急待解决的关键技术问题。早在20年代，人们就开始探索超声成象的原理及方法，使超声成象成为最早实现的超声无损检测技术。其后，经历了一个漫长发展历程，超声成象技术是在电视技术、计算机技术和信息技术的基础上发展起来。在现代无损检测技术中，超声成象技术是一种令人瞩目的新技术。超声图象可以提供直观和大量的信息，直接反映物体的声学和力学性质，有着非常广阔的发展前景。现代超声成象技术都是计算机技术、信号采集技术和图象处理技术相结合的产物。数据采集技术、图象重建技术、自动化和智能化技术以及超声成象系统的性能价格比等发展直接影响超声检测图象化的进程。现代超声成象技术大多有自动化和智能化的特点，因而有许多优点，如检测的一致性好，可靠性、复现性高，存储的检测结果可随时调用，并可以对历次检测的结果自动比较，以对缺陷做动态检测等。总之，超声成象技术克服了传统超声检测不直观、判伤难，无记录的缺陷，减少了检测中人为干扰，有效地提高无损检测的可靠性，是定量无损检测的重要工具。目前已经使用和正在开发的成象技术包括:超声B扫描成象，超声C扫描成象、超声D扫描成象，ALOK(德文“振幅—传播时间—位置曲线”的缩写)成象，SAFT(合成孔径聚焦)成象，P扫描成象，超声全息成象，超声CT成象等技术。超声波检测仪器设备图片

超声波检测现状及发展趋势

近年来我国超声无损检测事业取得了巨大进步和发展，超声无损检测已经应用到了几乎所有工业部门，其用途正日趋扩大。超声无损检测的相关理论和方法及应用的基础性研究正在逐步深入，已经取得了许多具有国际先进水平的成果。许多不同用途的微机控制自动超声检测系统已经应用于实际生产。虽然取得了很大的成就，我国超声无损检测事业从整体水平而言，与发达国家之间存在很大差距。具体表现在以下几个方面:

1、检测专业队伍中高级技术人员和高级操作人员所占比例较小，极大阻碍了超声无损检测技术自动化、智能化、图象化的进展。由于经验丰富的老一辈检测工作者缺乏把实践经验转化为理论总结，而年轻的检测人员虽拥有丰富的计算机等现代技术，却缺乏切实的实践经验.这有可能导致现有的超声检测软件系统不同程度的缺陷，降低了检测的可靠性。特别像专家系统软件，以及有自动判伤。自动评定缺陷级别功能的软件编写应该引起足够的重视。

2、专业无损检测人员相对较少，现有无损检测设备利用率低。我国无损检测技术经过40年的发展，虽然应用已经遍及近30个系统领域，直接从事无损检测技术方面的人员已近20万左右，但是高技术专业人员较少。目前我国的投入不比日本少，国民生产总值只有日本的三分之一左右，这主要是由于我国产品质量上存在问题而导致大量产品报废所致。据测算，我国不良品的年损失约2000亿元。更严重的后果是产品的竞争能力差，影响产品进入国际市场。

3、重视对无损检测技术领域的信息技术应用。当信息技术和无损检测结合以后，人们就可以最大限度地从检测过程中获取大量信息。

5.超声波检测笔试试题(含答案) 篇五

单位： 姓名： 评分： 日期：

一 是非判断题（在每题后面括号内打“X”号表示“错误”，画“○”表示正确）（共20题，每题1.5分，共30分）

1.质点完成五次全振动所需要的时间，可以使超声波在介质中传播五个波长的距离(0)2.超声波检测时要求声束方向与缺陷取向垂直为宜(0)3.表面波、兰姆波是不能在液体内传播的(0)4.纵波从第一介质倾斜入射到第二介质中产生的折射横波其折射角达到90°时的纵波入射角称为第一临界角(X)5.吸收衰减和散射衰减是材料对超声能量衰减的主要原因(0)6.我国商品化斜探头标称的角度是表示声轴线在任何材料中的折射角(X)7.超声波探头的近场长度近似与晶片直径成正比,与波长成反比(0)8.根据公式：C=λ·f 可知声速C与频率f成正比，同一波型的超声波在同一材料中传播时高频的声波传播速度比低频大(X)9.一台垂直线性理想的超声波检测仪，在线性范围内其回波高度与探头接收到的声压成正比例(0)10.在人工反射体平底孔、矩形槽、横孔、V形槽中，回波声压只与声程有关而与探头折射角度无关的是横孔(0)11.用sinθ=1.22λ/D公式计算的指向角是声束边缘声压P1与声束中心声压P0之比等于0%时的指向角(0)12.水平线性、垂直线性、动态范围属于超声波探头的性能指标(X)13.入射点、近场长度、扩散角属于超声波检测仪的性能指标(X)14.在超声波检测中，如果使用的探测频率过低，在探测粗晶材料时会出现林状回波（X）15.钢板探伤中，当同时存在底波和伤波时，说明钢板中存在小于声场直径的缺陷(0)16.探测工件侧壁附近的缺陷时，探伤灵敏度往往会明显偏低，这是因为有侧壁干扰所致(0)17.耦合剂的用途是消除探头与工件之间的空气以利于超声波的透射(0)18.按照经典理论，超声波检测方法所能检测的最小缺陷尺寸大约是（λ/2）(0)19.按JB/T4730-2005.3标准检验钢板时，相邻间距为70mm的两个缺陷，第一缺陷指示面积为20cm，指示长度为50mm，第二缺陷指示面积为25cm，指示长度为75mm，则此张钢板（1x1m）为II级（0）

2220.外径400mm，内径300mm压力容器用低合金钢筒形锻件，可按JB/T4730-2005.3标准检验（X）二 选择题（将认为正确的序号字母填入题后面的括号内，只能选择一个答案）

（共30题，每题1.5分，共45分）

1.工业超声波检测中,产生和接收超声波的方法,最经常利用的是某些晶体的(c)a.电磁效应 b.磁致伸缩效应 c.压电效应 d.磁敏效应

2.对于无损检测技术资格等级人员,有权独立判定检测结果并签发检测报告的是(d)a.高级人员 b.中级人员 c.初级人员 d.a和b e.以上都可以 3.焊缝中常见的缺陷是下面哪一组?(b)a.裂纹,气孔,夹渣,白点和疏松 b.未熔合,气孔,未焊透,夹渣和裂纹 c.气孔,夹渣,未焊透,折叠和缩孔 d.裂纹,未焊透,未熔合,分层和咬边

4.GB/T 9445-1999无损检测人员资格鉴定与认证规定的证书一次有效期最长为（b）a.3年 b.5年 c.10年 d.15年

5.下列材料中声速最低的是（a）：a.空气 b.水 c.铝 d.不锈钢

6.一般来说，在频率一定的情况下，在给定的材料中，横波探测缺陷要比纵波灵敏，这是因为（a）a.横波比纵波的波长短 b.在材料中横波不易扩散

c.横波质点振动的方向比缺陷更为灵敏 d.横波比纵波的波长长 7.超过人耳听觉范围的声波称为超声波，它属于（c）a.电磁波 b.光波 c.机械波 d.微波 8.波长λ、声速C、频率f之间的关系是（a）：a.λ=c/f b.λ=f/c c.c=f/λ 9.如果超声波频率增加，则一定直径晶片的声束扩散角将（a）a.减少 b.保持不变 c.增大 d.随波长均匀变化

10.有一个5P20x10 45°的探头，有机玻璃楔块内声速为2730m/s，被检材料（碳钢）中的声速为3230m/s，求入射角α的公式为（b）

a.sinα=(3230/2730)·sin45° b.α=sin(3230/2730)·sin 45° c.tgα=(3230/2730)·Sin45° 11.为减小超声波通过介质时的衰减和避免林状回波，宜采用（d）进行探伤 a.高频率、横波 b.较低频率、横波 c.高频率、纵波 d.较低频率、纵波 12.缺陷反射能量的大小取决于（d）

a.缺陷尺寸 b.缺陷方位 c.缺陷类型 d.以上都是 13.靠近探头的缺陷不一定都能探测到，因为有（c）a.声束扩散 b.材质衰减 c.仪器阻塞效应 d.折射 14.超声波在介质中的传播速度主要取决于（d）

a.脉冲宽度 b.频率 c.探头直径 d.超声波通过的材质和波型

15.声束在何处开始超过晶片直径？（b）：a.1.67倍近场 b.三倍近场 c.从晶片位置开始 16.超声波检测中对探伤仪的定标(校准时基线)操作是为了(c)a.评定缺陷大小 b.判断缺陷性质 c.确定缺陷位置 d.测量缺陷长度

17.用对比试块对缺陷作定量评定,已知工件中缺陷埋藏深度为22mm,验收标准为Φ1.2mm平底孔当量,则应选用同材料对比试块中的(c)进行比较:

-1a.Φ3-20mm b.Φ2-25mm c.Φ1.2-25mm d.Φ1.2-20mm 18.锻件探伤中,如果材料的晶粒粗大,通常会引起(d)a.底波降低或消失 b.有较高的“噪声”显示 c.使声波穿透力降低 d.以上全部

19.采用试块对比法探伤时，由于工件表面粗糙，会造成声波传播的损耗，其表面补偿应为（c）：a.2dB b.4dB c.用实验方法测定的补偿dB值 d.对第一种材料任意规定的补偿dB值 20.检验钢材用的商品化60°斜探头,探测铝材时,其折射角(a)a.大于60° b.等于60° c.小于60° d.以上都可能

21.为使经折射透入第二介质的超声波只有横波，纵波在第一介质的入射角应（c）a.大于第二临界角 b.小于第一临界角

c.在第一和第二临界角之间 d.在第二和第三临界角之间 22.用纵波直探头探伤,找到缺陷最大回波後,缺陷的中心位置(d)a.在任何情况下都位于探头中心正下方 b.位于探头中心左下方 c.位于探头中心右下方 d.未必位于探头中心正下方 23.超声波检测条件的主要考虑因素是(f)a.工作频率 b.探头和仪器参数 c.耦合条件与状态 d.探测面 e.材质衰减 f.以上都是 24.锻件探伤中,荧光屏上出现“林状(丛状)波”时,是由于(d)a.工件中有小而密集缺陷 b.工件中有局部晶粒粗大区域 c.工件中有疏松缺陷 d.以上都有可能 25.铸钢件超声波探伤的主要困难是(d)a.材料晶粒粗大 b.声速不均匀 c.声阻抗变化大 d.以上全部

26.当用双晶直探头在管材上测厚时，应使探头隔声层的方向与管材轴向（c）a.平行 b.成45°角 c.垂直 d.成60°角

27.按JB/T4730-2005.3标准规定，在一张钢板上有一指示长度为55mm的缺陷，其指示面积为20cm，则该张钢板为（d）a.I级 b.II级 c.不合格 d.其级别评定要视位置而定

28.按JB/T4730-2005.3标准规定，缺陷指示长度小于10毫米时，其长度应记为（d）a.8毫米 b.6毫米 c.3毫米 d.5毫米

29.按JB/T4730-2005.3标准规定，焊缝超声波探伤时，扫查灵敏度应不低于（b）a.定量线 b.最大声程处的评定线 c.判废线 d.Φ2线

30.JB/T4730-2005.3标准中对钢锻件进行质量等级分类的依据是（d）a.单个缺陷当量直径 b.缺陷引起的底波降低量

c.密集区缺陷占检测总面积百分比 d.以上都作为独立的等级分别使用

2三 问答题（共5题，每题2分，共10分）

1.什么叫“无损检测”？无损检测的目的是什么？常用的无损检测方法有哪些？

答：在不破坏产品的形状、结构和性能的情况下，为了了解产品及各种结构物材料的质量、状态、性能及内部结构所进行的各种检测叫做无损检测；无损检测的目的是：改进制造工艺、降低制造成本、提高产品的可靠性、保证设备的安全运行。常用的无损检测方法有：射线检测（RT）、超声波检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）、涡流检测（ET）和目视检测（VT）。

2.指出下列四种情况下因为探头斜楔磨损而导致折射声束轴线方向变化的情况(实线为原始斜楔面,虚线为磨损後的斜楔面)折射角：a.变大，b.变小，折射声轴线：c.偏左，d.偏右 3 简述焊缝探伤中，选择探头折射角应依据哪些原则？

答：探头折射角的选择应从以下三个方面考虑：①能使声束扫查到整个焊缝截面。②能使声束中心线尽量与焊缝中主要缺陷垂直。③声路尽可能短以减少衰减，保证有足够的探伤灵敏度。

4.按照JB4730.3-2005标准的规定，超声检测报告至少应包括哪些内容？

答：至少应包括：委托单位、被检工件名称、编号、规格、材质、坡口型式、焊接方法和热处理状况；检测设备：探伤仪、探头、试块；检测规范：技术等级、探头K值、探头频率、检测面和检测灵敏度；检测部位及缺陷的类型、尺寸、位置和分布应在草图上予以标明，如有因几何形状限制而检测不到的部位，也应加以说明；检测结果及质量分级、检测标准名称和验收等级；检测人员和责任人员签字及其技术资格；检测日期。

5.根据JB/T4730.3-2005标准规定，板厚在6-20mm范围的钢板在超声探伤时所采用的探头及试块是什么？

2答：探头为标称频率5MHz且晶片面积不小于150mm的双晶直探头，所采用的试块为阶梯试块。四 计算题（共5题，每题3分，共15分）按照JB4730.3-2005标准的规定，用K=2.0的斜探头，采用一次反射法探测厚度16mm的对接焊缝，探头移动区宽度应为多少毫米？

答：P=2KT=64mm，探头移动区宽度L≥1.25P=80mm 用2.5P20Z（2.5MHz，Φ20mm）直探头检验厚度为350mm饼形钢锻件（CL=5900m/s），用底波调节仪器灵敏度，要求能发现Φ2的当量缺陷，灵敏度应如何调节？探伤中发现一缺陷，深200mm，波幅比基准波高高出29dB，求此缺陷当量？

解：xB = xf =350mm，λ= CL /2.5MHz=2.36mm 用底波调节仪器灵敏度：平底孔对大平底△=20lg(π·Φ·xB/2·λ·xf)=42dB 两个不同声程、不同直径的平底孔回波声压比：Δ= 40lg（Φ1x2/Φ2x1）（dB）29dB=40log(2·200/Φ2·350)得到Φ2≈4.65mm，即此缺陷当量为Φ4.65mm平底孔 外径250毫米、壁厚20毫米的钢管需要检验内外壁纵向缺陷，用单斜探头接触法探伤，求此探头允许的最大K值为多少？

解：为保证发现内外壁纵向缺陷，声束应满足声轴线与内壁相切的条件，即折射角应满足βs=sin(r/R)，R=250/2=125，r=125-20=105，代入：βs=sin(105/125)=57°，K=tgβs=tg57°=1.54 实际应用中可取K值为1.5的斜探头 用2.5P20Z（2.5MHz，Φ20mm）直探头检验厚度为300mm具有上下平行表面的铸钢件，需要测定其双声程衰减系数，现已经测得[B1-B2]=32dB，设往返损失2dB，求双声程衰减系数 解：α=(32-6-2)dB/300mm=0.08dB/mm

6.1 板材超声检测 篇六

板材主要用于制造压力容器的壳体,一般厚度为6～250mm[3 ] ,大多数压力容器用的钢板厚度为

8～40mm.钢板制造厂多采用超声局部水浸法检测,压力容器制造厂多采用接触法复验.在用压力容

器一般不进行钢板超声检测,当发现测厚异常以及鼓包等特殊情况时再做该项工作.压力容器用钢板的检验与验收采用JB 4730 标准8.1 款压力容器钢板超声检测及附录H 压力 容器钢板横波检测,当使用双晶直探头时,应附合JB4730 标准中附录G双晶直探头性能要求.特别

要注意所使用探头的距离2波幅曲线.1.1 厚度 20mm钢板的超声检测

应使用2.5MHz 单晶直探头(圆晶片直径为 60mm 时,也可取钢板无缺陷的完好部位的第一次反射底波来校准灵敏度(JB 4730 修

订版要求板厚大于等于探头的三倍近场区).6～250mm厚钢板超声检测的扫查方式,缺陷判别和

质量等级的评定见JB 4730 标准[3 ].我国钢板超声检测标准与德国和日本是一致的.1.4 压力容器钢板横波检测

压力容器钢板一般不进行横波检测,除非用户有特殊需要时,JB 4730 —1994 附录H 明确规定 该方法用来检测钢板中非夹层性缺陷,并作为直探头超声检测的补充.1.5 复合板超声检测

总厚度> 8mm 的压力容器用轧制复合钢板的超声检测方法和缺陷等级评定在JB 4730 标准中

有规定.而爆炸复合钢板的超声检测在JB 4733 —1996《压力容器用爆炸不锈钢复合钢板》附录A

爆炸不锈钢复合钢板超声波检测方法中有规定.它是利用复合钢板本身调节灵敏度,将探头置于复合

钢板完全结合部位,调节第一次底波高度为荧光屏满幅度的80 %.当第一次底波高度不大于5 %荧

光屏满幅度的部位为未结合部位,将探头由未结合部位向四周移动,直至底波高度升为满幅度的40 % , 以探头中心确定未结合区界限.其结合状态中B1 和B2级分别与日本J IS G3601 标准中的B1F 和

B2S 相近,B1 级爆炸复合钢板要求结合率为100 % ,严于日本标准的规定,以满足临氢压力容器的使 用要求.1.6 压力容器用铝及铝合金和钛及钛合金板材的超声检测

对于铝及铝合金和钛及钛合金板材的超声检测灵敏度和质量等级评定国内是这样规定的:(1)将探头置于待检板材完好部位,调节第一次底波高度为荧光屏满幅度的80 % ,以此作为基准

灵敏度.检测方法同钢板.(2)板材质量仍是根据单个缺陷指示长度,单个缺陷指示面积以及板材中是否有裂纹等危害性 缺陷存在来评定.2 钢管超声检测

钢管超声检测一般采用横波斜射法,它适用于壁厚t 与外径D 之比≤0.2 的管作周向扫查和任 何t/ D 比值的管作轴向扫查.当t/ D > 0.2 时,可采用纵波斜射法或变型横波斜射法作周向扫查.虽然超声可用于检测碳钢,低合金钢和不锈钢管,但它不适用于分层缺陷的检测,采用尖角槽作对比试

块的人工缺陷,若缺陷回波比尖角槽回波高时,则判为不合格.钢管的超声检测与日本工业标准是一致 的.锻件超声检测

3.1 压力容器钢锻件超声检测

压力容器用碳素钢和低合金钢锻件的超声检测和缺陷等级评定见JB 4730 标准[3 ]8.2 款压力

容器锻件超声检测,而横波检测应按附录I 压力容器锻件横波检测的要求进行.使用纵波直探头时应采用CS1 和CS2 试块,使用双晶直探头时要用专用试块.超声检测原则上 应安排在热处理后,槽,孔,台阶加工前进行,不得已时只好在热处理前进行,但在热处理后仍应对锻

件进行尽可能全面的检测.另外当材质的衰减系数> 4dB/ m时,要考虑修正缺陷当量[4 ].如材质衰

减对检测结果影响较大,应重新进行热处理.根据单个缺陷大小,由缺陷引起底波降低量及密集区缺陷

占检测总面积的百分比来进行缺陷等级评定.锻件超声检测内容与美国,日本标准一致.3.2 压力容器奥氏体钢锻件超声检测

奥氏体钢晶粒粗大,衰减大,因此宜用低频探头,一般用直探头检测.对筒形锻件必要时还应进行 横波检测.实际检测时用纵波斜探头效果较好.对小锻件应采用平底孔试块校正灵敏度,当被检锻件

厚度> 600mm 时,在锻件无缺陷部位将底波高度调至满刻度的80 % ,以此作为基准.记录三种情况, 即①底波高度降为25 %以下的部位.②游动信号.③大于基准线50 %的信号.直探头检测的等级

分为五级,作者认为压力容器行业中分为三级就足够了;斜探头检测的等级分为两级.压力容器奥氏体钢锻件超声检测的内容与美国是一致的.4 高压螺栓的超声检测

直径>M50 的高压螺栓件超声检测和缺陷等级评定可按JB 4730 标准[3 ]8.5 款高压螺栓件的

超声检测,直径 M32 的高压螺栓件可参考上述标准内容.压力容器螺栓检测最好用小角度纵波直探头或5N14 窄脉冲探头,有利于发现螺纹根部细小裂 纹.对于在役高压螺栓,由于清洗困难,磁粉检测效果不是很好,常采用超声检测.5 焊缝的超声检测

焊缝质量直接影响产品的使用寿命及安全性,超声波探伤是保证焊缝质量的重要检测手段之一.焊缝内部质量一般用射线来检测.但对于厚壁容器或焊缝中的裂纹,未熔合等危险性缺陷,超声检测

方法优于射线检测.JB 4730 修订版对母材厚度为8～300mm的全焊透熔化焊对接焊缝的超声检测进行了明确规 定.并指出应检测到整条焊缝,熔合线和热影响区.而过去人们认为,对焊缝的超声检测只是检测焊 缝.5.1平板对接焊缝超声检测

8～46mm 厚的平板对接焊缝采用二次波探伤,厚度> 46mm 的平板对接焊缝采用一次波探伤.常用的耦合剂有机油,化学浆糊和水,有时也用甘油和润滑脂.常用探头频率为2.5～5MHz.探头K

值的选择要考虑三点[5 ] ,即①使声束能扫查到整个焊缝截面.②使声束中心线尽量与主要危险性缺陷

垂直.③保证有足够的探伤灵敏度.这里应强调,对于薄板焊缝要考虑探头的前沿.前沿太大,容易造

成缺陷漏检.压力容器超声检测一般不用声程法调节扫描速度.薄板焊缝的检测常用水平法调节,中厚板焊缝 的检测常用深度法调节.距离2波幅曲线可制作在坐标纸上,也可制作在仪器面板上,需注意检测时要考虑声能损失差.检 测时常用锯齿形扫查,需注意①扫查时探头要作10°～15°转动.②扫查范围要符合要求.③每次前

进齿距d 不超过探头晶片直径.当锯齿形扫查发现缺陷时,可用左右扫查,前后扫查,转角扫查及环

绕扫查来对缺陷进行定位,定量和缺陷性质的估判.有些材料的焊缝中容易产生横向裂纹, 这时常采用以下三种方式探测[6 ] :

(1)在已磨平的焊缝及热影响区表面以一种(或两种)K 值探头用一次波在焊缝上作正,反两个 方向的全面扫查.(2)用一种(或两种)K 值探头的一次波在焊缝两面双侧作斜平行探测.声束轴线与焊缝中心线 夹角呈10°～20°.(3)对于电渣焊中的八字形横裂纹,可用K1 探头在45°方向以一次波在焊缝两面双侧进行探测.对于厚壁焊缝,为检测与探伤面几乎垂直的内部未熔合,有时可采用串列式扫查.但要注意,串列式扫

查会有探测不到的区域(俗称盲区),必须用单斜探头补充探测.不允许存在反射波幅位于判废线和Ⅲ区的缺陷以及裂纹等危害性缺陷.最大反射波幅位于Ⅱ区 的缺陷,按其长度评级[3 ].JB 4730 修订版还规定了A ,B ,C 三个检测级别.一般压力容器适用于B 级,重要压力容器适 用于C 级,支承件和结构件适用于A 级.5.2 管座角焊缝的超声检测

管座角焊缝的超声检测以直探头为主,对直探头扫查不到的区域,可采用斜探头检测.直探头探伤时,平底孔距离2波幅曲线可在CS1或CS2 试块上测试.其评定线灵敏度为<2mm 平底孔,定量线为<3mm平底孔,判废线为<6mm平底孔.而采用斜探头时,距离2波幅曲线的测试同

平板对接焊缝.缺陷等级的评定与平板对接焊缝超声检测中缺陷的评定是一致的.5.3 T形接头焊缝的超声检测

6～50mm 厚压力容器全焊透T 形接头焊缝的超声检测要依据不同的焊缝结构形式,选择一种 或几种方式组合实施检测.常用的探头是直探头(或双晶直探头)和斜探头.直探头距离2波幅曲线的灵敏度是,评定线为<2mm平底孔,定量线为<3mm平底孔,判废线为 <4mm平底孔.不允许存在反射波幅位于Ⅲ区的缺陷和裂纹等危害性缺陷.Ⅱ区内缺陷的质量等级评定见表1.5.4 缺陷自身高度的超声测试 表1 Ⅱ区缺陷的质量等级评定(T形接头)mm

为评价设备的安全性和估计使用寿命,要求知道缺陷的真实尺寸,特别是测定缺陷的自身高度.目 前我国主要用端点衍射回波法,端部最大回波法和6dB 法.5.4.1 端点衍射回波法[7 ]

由于该方法是根据缺陷端点反射波来辨认衍射回波,因此称为端点衍射回波法,缺陷自身高度根 据缺陷两端点衍射回波间的延迟时间差值来确定.尽量采用直射法(一次波法),原则上应用2.5～

5MHz K1 探头.测定前要精确校正时基线,特别要考虑测定孔的水平距离和深度距离的修正值.对于表面开口缺陷自身高度的超声检测,要区分探测面与缺陷在同一平面和不在同一平面两种 情况.对于焊缝内部缺陷自身高度的超声检测,要区分是垂直于探测面的缺陷,还是倾斜的缺陷.当用

端点衍射回波法无法识别缺陷时,可选用双斜探头V 型串接法进行测高.5.4.2 端部最大回波法

尽量采用直射法(一次波法),原则上应用2.5～5MHz K1 探头,最好是聚焦斜探头,可以对表面开

口缺陷和内部缺陷进行自身高度的测试.气孔和夹渣情况则比较复杂,如确有需要,应增加X射线复 检.成群的横向缺陷会造成超声束散射,造成检测困难,这时可对妨碍检测的焊缝表面进行打磨,必要 时再增加射线检测.5.4.3 6dB 法

尽量采用直射法(一次波法),原则上应用2.5～5MHz K1 探头.最好是聚焦斜探头.若缺陷回 波只有单峰,且变化比较明显,则以最大回波处作为起始点;若回波高度变化很小,可将回波迅速降落前 的半波高度值作为6dB 法测高的起始点;若缺陷端部回波比较明显,则以端部最大回波处作为6dB 法的起始点.(1)内部缺陷自身高度值H 用下式计算

H =(W2W1cosθ(3)式中 t ———壁厚

缺陷自身高度的超声检测方法与欧洲标准和日本有关资料是一致的.5.5 缺陷性质估判依据

缺陷性质估判还没有非常成熟的方法,它与检测人员的经验密切相关.焊缝中缺陷分为点状,线性,体积状和平面状缺陷.对点状缺陷,可认为是点状夹渣或气孔,一般 不再进一步定性.对于线性,体积状和平面状缺陷性质的估判,主要依据 ①材料(包括母材与焊材).②工件(包 括结构型式与坡口形式).③焊接工艺和焊接方法.④缺陷位置(包括水平位置和深度位置).⑤缺 陷的大小和取向.⑥缺陷最大反射回波高度.⑦缺陷定向反射特性.⑧缺陷回波静态波形.⑨缺陷 回波动态波形.5.6 奥氏体不锈钢焊缝的超声检测

超声检测方法可用于厚度为10～50mm 奥氏体不锈钢对接焊缝,不适用于直径≤159mm 的管子

对接环焊缝及外径≤500mm筒体纵焊缝.与德国一样,我国也推荐采用纵波斜探头(高阻尼窄脉冲).在满足探测条件情况下,也可选用双 晶纵波斜探头或聚焦纵波斜探头.使用专用的对比试块制作距离2波幅曲线,其灵敏度如表2 所示.裂纹,未熔合和未焊透等危害性缺陷评为Ⅲ级,对于Ⅱ区缺陷按表3 评级.5.7 铝及铝合金焊缝的超声检测

表2 距离2波幅曲线灵敏度

表3 奥氏体不锈钢焊缝Ⅱ区缺陷的等级评定

厚度≥8mm 的铝及铝合金焊缝可用超声法检测.参照欧洲(英国)有关标准,试块中的反射孔是 <2mm横通孔(JB 4730[3 ]为<5mm 横通孔),试块的测定适用范围为8～80mm.其距离2波幅曲线

灵敏度如表2 所示.不允许存在反射波幅位于或超过判废线的缺陷以及裂纹等危害性缺陷, Ⅱ区的缺陷评级见表4.表4 铝及铝合金焊缝Ⅱ区缺陷的等级评定

5.8 钛制压力容器对接焊缝超声检测

≥8～80mm 厚的钛容器可用超声法检测,该方法不适用于外径< 159mm 的钛管对接焊缝,内径

7.带涂层的特种设备超声波检测 篇七

无损检测技术的发展已经历一个世纪, 尽管无损检测技术就其本身来说并非是一种生产技术, 但是其技术水平却能反映一个部门, 一个行业, 一个地区甚至一个国家的工业化水平。无损检测技术包括超声波检测 (UT) 、射线检测 (RT) 、渗透检测 (PT) 、磁粉检测 (MT) 、涡流检测 (RT) 等常规的检测技术和声发射 (AE) 、TOFD、红外线检测等新兴的检测技术。这些技术随着时代在不断发展, 同时对于缺陷的检测的精确性和准确性都在不断地提高。超声波无损检测技术 (UT) 作为五大常规检测技术 (RT、MT、PT、UT、ET) 之一, 与其它常规无损检测技术相比, 它具有被测对象范围广, 检测的深度大, 对于缺陷定位的准确, 检测的灵敏度高, 成本低廉, 使用方便快捷, 检测速度快, 对人体无害以及便于现场使用、操作等特点, 因而世界各国都对超声无损检测给予了高度的重视。

二、带涂层超声波检测的目的及其意义

随着我国工业化水平的不断提高, 人们越来越重视安全的问题。而与无损检测息息相关的特种设备安全就显得尤为突出。对于特种设备的无损检测问题, 随着检测技术的不断发展, 精确性也在不断提高, 但随之而来的问题也显得尤为突出。国家规定对于带涂层的特种设备的超声检测应该打磨掉其表层的涂层, 露出设备的母材。而对于一些特殊的设备, 打磨掉其涂层可能会对其使用性能及其稳定性产生一定的影响。因此本文主要探究在不打磨掉其表层涂层的情况下, 应用超声波检测会对检测结果产生怎样的影响, 以及对其影响的大小。

三、带涂层的特种设备的无损检测现状

《中华人民共和国特种设备安全法》规定:特种设备指的是对人身和财产安全有重大危险性的锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场 (厂) 内专用机动车辆等。而在这之中压力容器、大型游乐设施等的危险性更大, 一旦发生事故将直接威胁到人们的生命财产安全。因此对于特种设备的检测就显得尤为重要。而在检测之中关于设备表层的防腐层的问题引起了人们的关注。对于压力容器、大型游乐设施等特种设备, 在进行超声检测时, 国家规定必须打磨掉其表层的防腐层, 然后在进行检测。但是在实际的检测中, 打磨可能会造成以下几个问题:一是在打磨的过程中, 需要大量的人力物力, 会造成不必要的资源的浪费;二是在打磨的过程中很有可能会造成一定的机械损伤, 从而造成设备的壁厚减薄, 应力集中等;三是对于一些特殊的场合, 如天然气站、液化石油气站等存在易燃易爆产品的场所, 打磨产生的火花可能会引起意外的事故, 因此本文主要探究在不除去特种设备 (压力容器、大型游乐设施等) 表层的防腐层的情况下, 探究对缺陷超声检测结果的影响。

四、超声波检测的特点和基本原理

超声波是一种机械波, 机械振动与波动是超声波探伤的物理基础。其频率大于20k Hz。超声波检测的原理是利用超声波在界面处的反射和折射以及超声波在介质中传播过程中的衰减, 由发射探头向被检件发射超声波, 由接收探头接收从界面 (缺陷或本底) 处反射回来超声波或透过被检件后的透射波, 以此检测工件是否存在缺陷, 并对缺陷进行定位、定性与定量。由于超声波检测的方法的多样性和广泛的适用性, 超声波检测在特种设备的全面检查、定期检查中扮演着十分重要的角色。特种设备安全技术规范 (TSG R7001-2013) 中规定:压力容器对接接头的无损检测比例一般分为全部 (100%) 和局部 (大于或等于20%) 两种。但无论是全部检测还是局部检测, 超声波检测都是不可或缺的一种检测方法。游乐设施安全规范 (GB 8408-2008) 规定:涉及到人身安全的重要的轴、销轴, 应进行100%超声波探伤。可见超声波检测在游乐设施的检验中起着重要的作用。

五、超声波检测的优点和局限性

超声无损检测技术 (Ultrasonic Testing, 简称UT) 作为五大常规检测技术之一, 在利用其进行检测的时候有很多的优点:一是超声波检测适用的范围广, 包括金属材料、非金属材料和复合材料;二是对缺陷的定位准确, 其中对条形缺陷和面积型缺陷的检出率比较高;三是超声波检测的灵敏度比较高, 能够检测出工件内部的小尺寸的缺陷。

然而利用超声波进行检测的时候存在一定的局限性:一是不能直观对缺陷进行定量分析;二是同一缺陷, 其位置、取向等不同, 检测结果可能就不相同, 容易引起人们的误判;三是对于一些外形比较复杂的工件来说, 探头不容易布置, 不利于检测的进行。

六、特种设备 (压力容器、大型游乐设施) 的防腐涂层

涂层工艺指的是应用某种特定的材料为了达到一定的防腐目的经过一定的工艺方法产生交联聚合反应, 从而在工作的外表面上构成具有一定厚度的涂层的工艺过程, 这种涂层称之为防腐层。其主要作用有很多如:一是装饰作用:涂料能够调配出各种各样的颜色, 由于涂层能够形成多种平面感的效果, 从而构成美丽的外观以及所需的特殊的性能, 从而起到一定的美化作用;二是保护作用:对于一些长期暴露在一些特定的环境中 (酸、水蒸气、以及其他的腐蚀性的气体、紫外线等, 其表层的防腐层会产生一定的防护作用;三是其他的作用:涂层还能起到一定的防止静电、耐热、保温等作用, 从而加强了产品的适用性, 大大拓宽了产品的适用范围。

七、在超声波检测中特种设备常见的缺陷

在大型的游乐设施中其轴类主要是锻造加工而成的。而在大型游乐设施中, 最常见的缺陷是出现在其转轴之上。在其轴上由于剪切等力的作用, 使得转轴可能会产生轴向或是周向的条形的缺陷, 以及在锻造过程之中出现的点状的缺陷。

压力容器在使用过程中, 受到高压、腐蚀、疲劳等外界环境的影响和材料性能的老化, 难免会产生损伤破坏。在压力容器中常见缺陷可能会在焊缝及其周围或是在设备的母材中。在焊缝中可能会存在夹渣、气孔、未熔合、未焊透等。在设备的母材中可能会出现圆形气孔、缩松、孔等缺陷, 这些缺陷的形态各不相同, 机理也不尽相同。

八、结语

随着科学技术的不断进步, 超声波无损检测技术也在不断发展, 其应用的范围在不断扩充, 在实际的工程中扮演着越来越重要的角色。而与特种设备的安全息息相关的防腐涂层也发挥着至关重要的作用。对于带涂层的特种设备的内部缺陷的检测问题已经引起了有关检测部门的高度关注。所以本文所探讨的利用超声波技术检测带涂层的工件内部缺陷的方法会成为将来无损检测的一个重要手段。

参考文献

[1]中华人民共和国特种设备安全法[S].北京:中国法制出版社, 2014

[2]2008 G B.游乐设施安全规范[S].2008

8.超声波检测管检测 篇八

关键词：超声波技术；变电站；设备巡视；局部放电；在线检测技术 文献标识码：A

中图分类号：TM595 文章编号：1009-2374（2016）17-0122-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.059

变电站运维人员每月最主要的工作就是定期设备巡视，检查设备的运行状况，及时进行故障判别，保障设备安全、稳定运行，通常采用目测、手摸、耳听的方法来进行设备运行情况判别，而目测是最直接最便捷的方法，但目测的方法有着很大的局限性，很难准确发现运行设备存在的发展性缺陷，尤其是那些在运行中极易发热的设备缺陷，只有当设备发热到一定程度时（此时运行设备已有不同程度的损坏）才能够发现，使得设备缺陷未能在萌芽状态被发现而延误了处理；还有就是随着系统容量的增大、电网负荷的增加和设备的逐步老化，致使运行设备异常发热的缺陷不断增多，如用示温腊片进行设备的发热缺陷检测，有时却无法发现业已存在的故障，会误判为设备出线接头发热导致的，而延误了那些开关本体内故障的及时处理。因此，利用超声波检测技术进行设备巡视，既能解决目测方法的局限性，又能大大提高运维人员判别设备缺陷的能力，特别是对迎峰度夏和重大节假日期间设备的安全、稳定运行起到举足轻重的作用。下面就结合目前运维站利用超声波带电检测技术在提高运维人员设备巡视效果的应用上做一些介绍。

1 超声波检测的原理

超声波检测法的原理是电力设备内部产生局部放电信号的时候，会产生冲击的振动及声音，通过在设备腔体外壁上安装超声波传感器来测量局部放电信号，从而判断内部是否存在局部放电信号。由于声波的传播不受金属屏蔽的影响，所以检测到的数值比较大。

局部放电暂态地电压检测法的原理是当高压电气设备发生局部放电时，放电电量先聚集在与放电点相邻的接地金属部分，形成电流脉冲并向各个方向传播。当内部放电时，放电电量聚集在接地屏蔽的内表面，因此外部检测在屏蔽层处连续状态时是无法检测到放电信号的。往往屏蔽层在绝缘部位、垫圈连接处、电缆绝缘终端等部位出现破损的情况下才会出现不连续的状态，此时高频信号便会传输到设备外层，放电产生的电磁波将会通过设备金属箱体的接缝或气体绝缘开关衬垫传播出去，而产生暂态对地电压，再通过设备的金属箱体外表面传到地下去。利用检测传到设备外壳上的脉冲信号来判断设备内部是否存在局部放电，但由于开关柜整体屏蔽效果比较好，所以检测到的信号比较微弱。

2 检测分析方法

2.1 带电检测

2013年4月12日，阿勒泰供电公司运维人员在对110kV盐碱变电站10kV开关柜进行带电检测例行试验时，发现用Ultraprobe 9000超声波局放检测仪检测出10kV选矿二线1017断路器开关柜后上柜存在异常超声波信号，测试结果如表1所示：

从以上测试数据可以看出，1017断路器后上柜存在较大幅值的异常超声波信号，其他开关柜的超声检测信号均在合格范围内。随即用Ultra TEV plus+进行检测，检测数据如表2所示。

从表2中可以看出，1017开关柜后上柜与金属的相对差值为6dB，不是很大，在合格范围内。

局部放电暂态地电压检测法是一种最新型的开关局部放电检测方法，实际工作中该方法灵敏度高、操作方便，从而在开关柜的绝缘状态检测中得到广泛应用。当开关柜内部元件对地绝缘出现局部放电时，将会有少许放电能量以电磁波的形式转移到柜体的金属铠装上，此时便会产生持续大约几十纳秒的暂态脉冲电压，在柜体表面通过传输线进行传播，当容性传感器探头检测到柜体表面的暂态脉冲电压时，便可发现和判定开关柜内部的局部放电缺陷。

超声波检测法是通过超声波传感器来检测设备放电时产生的超声波信号，超声波频带在20kHz以上时，就会不受外部噪声的干扰。实际上，用超声波检测时，探头是置于设备外部的，此时放电信号在绝缘介质的作用下衰减严重，也失去了应有的灵敏度，如进行定量分析将会存在较大的困难，但应用于局部放电初测及比较严重的空气中的放电效果较为明显。而超声波检测方法的优势在于能检测到地电压甚至超高频等手段无法发现的缺陷，特别是对某一发展阶段反应为振动信号的缺陷。

加之上述超声波检测又是在开关柜中上部母排的位置，通过局部放电暂态地电压检测法原理和超声波检测法原理，判断可能存在母排螺丝松动而引起的局部放电缺陷。

2.2 复测

2013年5月13日，我们又对110kV盐碱变电站1017断路器开关柜进行了复测，复测结果见表3和表4。

从表中可以看出，超声波异常信号仍然存在，从而更加确定存在局部放电现象。

2.3 隐患排查

2.3.1 根据两次检测结果判断1017开关柜内部可能存在局部放电现象，立即将1017开关柜列入月度检修计划进行停电消缺。在公司统一部署、安排下，于2013年8月14日对110kV盐碱变电站10kV母线停电，将1017开关柜后柜门打开进行仔细检查，发现B相母排有轻微的晃动，并且B相母排与支持绝缘子连接处存在明显放电痕迹（如图1）。

因此初步判定放电原因为固定铝排螺丝松动引起的悬浮放电（如图2）。

随后，检修人员对B相母排氧化的部分进行打磨处理，对氧化的螺丝进行更换并紧固（如图3），重新恢复送电。

2.3.2 处理后恢复送电，对1017开关柜进行了重新测试，测试结果如表5和表6。

从以上数据可以看出，在经过处理后，超声波异常信号消失，TEV检测信号也较之前降低了很多，说明之前通过超声波检测的分析和判断是准确的。即B相母线排固定螺丝松动，造成螺丝对母排悬浮放电。

3 注意事项

第一，事实上，10kV开关柜内部不同的缺陷会形成不同的局部放电现象，对于内部放电和表面放电而言，目前主要采用的非介入方式。带电检测的方法主要有超声波检测和暂态地电压（TEV）两种检测方式，在一些设备发生放电的情况下，我们可以同时侦测到超声波信号和TEV信号，但针对另一些放电情况，因内部放电振动幅值非常小，通常只能检测到两种信号中的一种，因此实际操作中，应该以超声波、暂态地电压检测方式相互补充，才能够有效地检测到全部的局部放电现象。

第二，测试过程中需要注意排除噪声干扰，手机等电子设备要远离仪器和被检测设备。检测之前，应加强背景检测，背景测量位置应尽量选择被测设备附近金属构架。检测过程中，一定要避免敲打被测设备，以防止外界振动信号对检测结果造成影响。

第三，超声波测试容易受到现场周围环境的影响，特别是当设备本身产生不同程度的机械振动时，超声检测便会产生非常大的误差，加之超声传感器的检测有效范围较小、灵敏度低，不大适用于大型的电气设备。

第四，近年来超声波检测法的灵敏度有较大的提高，但其在电气设备内部的传播效应性较为复杂，特别容易在一些情况下出现超声定位失败现象，目前无法利用超声波信号对局部放电进行模式识别和定量判断，主要作为一种辅助测量方法加以应用。

4 结语

超声波法非常适用于局部放电故障诊断，它能使局部放电检测技术向多元化方向发展。超声测试与局部放电相结合的测量方法能准确判断并找出设备内部的局部放电故障点，具有操作方便、故障定位精准、读取数据直观等优点。实践证明，采用多种相互补充的测试方法，能迅速、有效地检测到设备局部放电缺陷，该有效实用的检测技术对提高电网供电可靠率具有重要意义。

参考文献

[1] 王培义，朱伯涛.开关柜局部放电超声波在线检测技术的应用[J].河北电力技术，2010，（6）.

[2] 徐文，张守中，王勇.超声带电局部放电检测技术现场应用[J].山东电力技术，2008，（4）.

作者简介：陈江海（1971-），男，山东昌邑人，国网新疆电力公司阿勒泰供电公司助理工程师，研究方向：变电运行。