无损检测中超声探伤技术的应用分析

谢强，赵星，李任斌，黄辉，曾相源

成都地铁运营有限公司，四川 成都， 610000

摘要：随着工业的发展，超声探伤技术越来越普遍地应用于设备制造行业，不仅可以检验金属材料，而且可以检测非金属材料的外观和内部缺陷。在超声检测过程中，对比试块发挥着重要作用。对比试块是超声检测中用于判定被检件缺陷尺寸和位置的参考体，决定了超声检测的准确性、精度，并且是判定检测结果的依据。

关键词：无损检测；超声探伤技术；应用

引言

在现阶段，科学技术迅猛发展，我国电子机械与相关制造技术已经获得了快速发展，而且日常生产生活中大量特种设备得到广泛应用，进而为人们生活以及企业生产带来了较大便利，然而特种设备在生活中的适用出现了一些问题，为确保特种设备在适用过程中安全有效进行，就需要加强特种设备的检测技术。为了从根本上提升我国特种设备的实际检测质量水平，很多企业已经开始运用无损检测技术，而技术应用的整个过程必须要求相关技术人员清楚了解无损检测设备所具有的特点，并做好记录报告，然后在此前提下采用科学化的处理措施和策略，从而增强检测质量，保证特种设备在日常的应用中安全有序进行。

1超声探伤技术的原理

超声波探伤技术超声波具有在介质传播过程中会表现出衰减的特性，超声波探伤技术就是借助超声波的这一特性来完成设备缺陷的检测的。另外，超声波的穿透性极强，能够穿透很厚的钢板及焊缝，这是超声波探伤技术能够在承压类特种设备检验中广泛应用的另一个主要原因。而且，超声波探伤技术具有检测精度高、技术指向性好、探测速度快以及穿透力强的特点，使得该技术还被广泛地应用在碳钢、压力容器锻件、大型箱壳体以及管材等方面，能够识别出内外部缺陷、焊接不良以及裂纹等缺陷。此外，超声波对人体没有辐射伤害，同样促进了超声波探伤技术在承压类特种设备检测领域的发展。

2检测原理

相控阵超声检测技术是通过电子系统控制换能阵列中的各个阵元，按照一定的延迟时间规则发射和接收超声波，动态控制超声声束在工件中的偏转和聚焦，从而实现材料的无损检测，通常在一维或者二维空间排列若干单元换能器组成阵列。每个单元换能器连接着各自独立的发射和时间延迟电路，这些独立的电路被分别连接到一个或多个多通道开关上，利用多通道开关每次只激励一个或几个单元换能器。按照事先设计好的序列和延迟时间，依靠电子开关切换依次激励各单元换能器。各单元换能器发射的声波具有可控的人为预定的确定相位。设计不同的激励序列和延迟时间，可以获得具有不同入射角和焦点位置的波束。

3超声探伤技术具体应用分析

3.1超声探伤技术在钢轨断口分析

微观分析技术:通过扫描电子显微镜、半透明电子显微镜、x射线光谱仪和扩频后光谱仪，对横截面装饰和形状进行研究分析，确定断裂原因的组织特征和特征特性，从而分析分割线的性质和裂缝类型。轮廓截面轮廓扫掠的特征通常是疲劳和理解中断。微分析技术:扫描电镜是检测中断的主要工具。可以分析分离源和横截面的复杂特征，确定每个区域的分裂类型和断裂类型，同时在分析夹具类型和横截面面积类型的化学分析中研究断裂的微观区域。如果轨道结构异常或焊接异常，则可能会沿结晶度、晶体和熔体流动发生断裂。横截面被氧化腐蚀的表面会产生腐蚀切口。轨道中的裂缝会直接影响轨道的寿命和性能。施工期间开口裂纹等缺陷可直接影响轨道性能和使用寿命，从而可以通过超声波技术避免裂纹等缺陷，确保其性能。当检测凹槽间隙时，首先使用相邻且完好的裂纹计算超声波长度，精度为2a。然后，在裂纹两侧距a的距离处，用超声波工具将超声波长度记录为tc，从而根据公式DC = a[(TC/to)2-1]确定间隙长度。

3.2无损检测时间的合理确定

承压类特种设备的无损检测，可以根据检测目的、检测材料和检测结果，确保检测时间符合规范要求。一般承压类特种设备的检测时间安排在材料热处理后，例如，某些设备材料表现为裂纹延迟倾向，依据检测要求，设备需要将检测要求安排在焊接后的24h内。另外，对于待测件的设备材质和厚度不同时，检测的时间也会存在较大的差异。目前，业内对于碳钢的检测多是选择磁粉技术进行无损检测，而对于不锈钢以及其他厚度较大的构建也多是采用超声波探伤技术进行检测。操作人员会根据材质、厚度及环境参数进行确定检测时间，以确保检测结果的准确度

3.3常规力学性能检验分析技术

刚度检测:钢轨越硬，抗变形能力就越强。超声波强度校核可有效分析轨道抗变形、磨损和疲劳的强度，并为裂缝的成因和发展提供科学依据。拉伸试验技术:拉伸试验是研究材料整体力学性能的主要方法，包括拉伸强度、拉伸极限、应变比和横向波动，反映材料的强度、持久变形和塑性变形。碰撞检测技术:碰撞试验是测量材料强度的动态实验。坚固且连接良好的材料冲击较大，反之亦然。在失效分析中，有时需要检查轨道头部、腰部和轨道底面的冲击强度，以分析它们对轨道失效的影响。

4超声无损相关检测技术存在不足

就目前国内状况而言，还没有发现较为理想化的焊接技术的出现，超声无损相关检测技术优势较为突出，但是仍然存在着许多问题。在进行金属焊接操作过程当中，超声无损相关检测技术具有一定的局限性，但是在实践应用过程当中，超声无损相关检测技术能够作为最为可靠的检测依据，依据对被检测材质回波信号相关数据的有效收集与处理，可以有效判定其材质是否存在缺陷。然而，假设被检测材质的构造过于复杂，则很难利用超声波对其进行检测，不仅严重耽误工作进度，还对检测数据造成影响。除此之外，由于金属材质自身的晶体要求，其中部分材质不能使用超声无损相关检测技术对其缺陷进行检测，从而使得操作人员不能在最短时间之内收集有效数据信息，并迅速对其进行有效处理。

5无损检测技术注意事项

5.1做好检查前的准备工作

对承压设备进行检测之前，首先要核实需要进行检测的设备的性质类别，根据实际情况来确定选择使用哪一种无损检测技术，不同材质的设备适合采用的检测技术也不一样。由于设备性能和质量的提高，使用的制作原材料有些是特殊原料制作的，对于这些特殊的材料需要充分的进行了解，根据原材料的性质和优缺点来确定检测技术类型。

5.2加强对设备试件结构和材质的保护

无损检测技术的优势在于其无损的特性，检测过程前后，对于被测件不会产生破坏性影响，尤其是承压类特种设备不能够因检测对设备造成损坏影响使用。在实际检测时，测试操作人员会对特种设备试件的材质和结构进行分析，对于一些特殊材质的承压类设备无法采用无损检测方法进行检测，只能选择传统的具有一定破坏性的试验进行检测。总之，在对承压类特种设备进行检测时，必须先进行检测方法分析，根据无损检测的结果和破坏性检测试验的结果的差异性，选择有利于保护设备试件结构和材质的检测技术。

5.3做好设备检测前的处理工作

对设备提前做好处理，主要是对金属零件的表面处理和连接点的处理，尤其是采用磁粉检测技术时，金属表面生锈、氧化的地方一定要处理干净，以免影响磁粉磁线的正常规律，一旦产生干扰就会造成判断失误，产生安全隐患，影响质量和使用安全。

结束语

影响超声检测结果的因素有很多，每一个都会对检测结果造成严重影响。只有在超声检测过程中，选择合适的检测工艺，合适的探头仪器，并根据工件的特性对探头进行合理的修正，才能保证超声检测结果的准确性。

参考文献

[1]朱明龙.探究超声探伤技术在无损检测中的应用[J].化工管理,2018(29):253.

[2]洪婉坪.三维超声相控阵探伤中关键技术问题的研究[D].东南大学,2018.

[3]王杨.钢轨超声波在线检测自动控制系统设计与应用[D].大连理工大学,2018.

[4]乌彦全,周军,张春波,王文明,姜子钘.超声探伤技术在摩擦焊接领域的应用[J].焊接,2018(02):14-18+62.

[5]彭朝勇.车轴疲劳裂纹超声波探伤及优化研究[D].西南交通大学,2016.