超声波探伤技术在状态检修中的应用

超声波探伤技术在状态检修中的应用有哪些？小编带领大家共同探讨关于超声波探伤技术在状态检修中的应用。电站设备在高温高压的水蒸气介质中，因应力、腐蚀、蠕变、氢蚀及疲劳等原因而造成的时效损伤和劣化问题日益严重。当对这些设备进行检修、寿命评估等工作采集信息时，超声波探伤技术在状态检修就是最长用的方法之一。超声波由于广泛应用于薄管到厚管、表面到内部的缺陷信息采集，对缺陷定量评价迅速，现场检查容易、解析方便、自动化程度高等许多优点使其得到普遍应用。

超声波探伤技术在状态检修中的应用广泛，电站设备中的多数部件长期应用在高温高压的水、蒸气介质中，应力、腐蚀、蠕变、氢蚀及疲劳等造成的时效损伤和劣化问题比较严重。对这些设备进行检修、寿命评估等工作的信号采集中，最经常和广泛应用的是超声波技术。超声波由于广泛应用于薄管到厚管、表面到内部的缺陷信息采集，对缺陷定量评价迅速，现场检查容易、解析方便、自动化程度高等许多优点使其得到普遍应用。

到目前为止，超声波探伤技术在状态检修中的应用无损检查的方法如下：
缺陷定量方法当量法(当量试块比较法、当量计算法、当量AVG曲线法)；测长法（相对灵敏度测长法、绝对灵敏度测长法、端点峰值法）；底波高度法；裂纹的检测方法 表面波波高法；表面波波时延法（单探头法、双探头法）；端部回波峰值法；横波端角反射法；横波串列式双探头法；相对灵敏度法（6dB、10dB、20dB）；散射波法（衍射法）；损伤、劣化评价方法衰减法（低层回波反射法、透射法、共鸣法）；音速法（表面波法、容积波法）；临界角反射法；光谱仪法（光谱分布及面积、中心频率、频幅、重心频率）；频率解析法；利用后方散射波的杂波分析法；其它（δ法、波松比评价法）。

超声波探伤技术在状态检修中的应用——裂纹的评价和应用实例
聚焦超声波：作为在现场可以方便测量的方法而广泛应用的是相对灵敏度测长法。这种方法是通过探头前后扫查时的回波高度超过距离—波幅曲线（distanceamplitudecurve,DAC）时阈值前后的波束路程来测量裂纹高度的一种方法。这种方法的测量精度主要取决于超声波波束的宽度，通过使用超声波波幅较窄的聚焦探头，可提高裂纹自身高度的测量精度。在实验室应用5MHz，折射角45°的聚焦探头，以直径1mm长横孔DAC为基础，使阈值变化时的焊接裂纹等的缺陷高度的测量精度和常规探头测量结果的比较得出：在使用聚焦探头的情况下，阈值设计的越低，精度越好，如果阈值为DAC的-25dB，误差的平均值及标准偏差都接近零，可见聚焦探头可以高精度的进行测量。之所以通过设计低的阈值能使精度提高，是由于在缺陷的端部产生的散射波也被检测系统作为缺陷的反射波测量出的缘故。疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹等的缺陷高度测量经常使用端部回波法。这种方法是收集裂纹端部的散射波回波，然后由其波束路程和探头的折射角来测裂纹自身高度。使用45°折射角聚焦探头时，散射回波变得容易发现，而且测量精度也比常规探头增高。在实验室，对于铬钼钢产生的裂纹，通过使用常规探头和聚焦探头的上部回波表现形式的检测比较表明，使用聚焦探头时精度提高50％。对奥氏体系列不锈钢配管发生的自身高度0.5～17mm的尖端部位呈复杂形状的晶间应力腐蚀裂纹，通过利用聚焦探头的端部回波法，其裂纹自身高度曾以低于±1mm的精度进行了测量。

端部回波法测量本身简单，但回波的判别方法依赖于检查技术人员的水平和经验，存在客观性差的问题。另外，微裂纹并存、裂纹的形状复杂时，无法得到预期的精度，这一点也需特别留意。

表面SH波：普通斜探头在工件中产生的横波，振动方向在垂直于工件表面的平面内振动，称SV波；如果横波的振动方向与工件表面平行，称为SH波。压电晶片在逆压电效应作用下产生的振动波通过异质界面上的波形转换在被检介质中产生SH波。试验证明SH波探头的往复透过率随SH波探头在钢中折射角度的增大而增大，随频率的降低有所升高，低频率探头在不同角度的往复透过率差值比高频率探头在不同折射角度上的往复透过率差值小。将验证结果与理论计算结果相比较，高频率探头的一致性较好，低频率探头的一致性稍差一些，这是由于理论计算所考虑的晶片为无限大平面，实际试验中晶片为有限尺寸。在应用于工程实践时SH波探头主要分为大角度SH波斜探头与表面SH波探头。表面SH波对工件的表面光洁度要求不高，表面SH波一次有效检验距离更大，可提高检验效率；应用于汽轮机叶片叶身检验时可一次完成末级叶片全长度检验，且不受末级叶片汽蚀影响。检验纵树型叶根时检验灵敏度可达到1mm。应用于管内壁疲劳裂纹检验时，检验灵敏度可达到0.5mm。

表面SH波在长距离传播过程中传播声能损失小于表面波。采用不同频率的表面SH波探头检验钢板对接焊缝，在距焊缝1m与距焊缝5m、检验长度为20mm的焊缝缺陷，其回波幅度仅相差30dB。
超声波探伤技术在状态检修中的应用——损伤、劣化评价和应用实例

蠕变损伤评价：蠕变损伤是高温环境下，长时间负载一定负荷时，在晶间产生孔穴等的现象。对其应用的超声波评价方法有波速法、衰减法、光谱法、频率解析法及杂波分析法等，理论解析也多种多样。其中杂波分析法从精度和适用性看较为有效。该方法是将来自金属组织变化的后方组织散射波作为杂波处理，然后用某频率范围的积分值定量评价其振幅的一种方法。

氢蚀的损伤评价：氢损伤是在高温(>220℃)高压条件下，当炉水PH<5、凝汽器泄漏、无机酸或树脂污染给水时，垢下反应3Fe+4H2O→Fe3O4+8[H]生成的氢原子受垢层阻挡不能被工质带走，遂与晶界碳化物反应Fe3C+4[H]→3Fe+CH4↑，生成的甲烷气体使晶界开裂，在管子内壁形成裂纹或鼓包，使钢的性能下降的一种脆性破坏。氢损伤具有破坏速度快，损伤面积大、损伤不可恢复、不易早期发现的特点。

二相不锈钢的热时效评价：如果二相不锈钢长时间保持在300～450℃时，会在α相中产生偏聚分解引起的热时效（脆化）。关于随这个热时效而进行的音速变化，从理论和实验两个方面研究表明，数值模拟结果和实验值对应良好。但是，关于二相不锈钢铸钢的热时效，受到含有粗大粒子的铸造组织的影响，其SH波的音速和时效时间之间虽然有某种程度的相关，但没有发现与纵波的相关性。另外，有研究证明，如果利用使用线聚焦探头的相位干扰法，对小区域的泄漏弹性表面波的音速进行的测量，那么音速与热时效一起增加，与破坏韧性值有相关关系。

疲劳的评价：疲劳寿命评价应用使用轴对称SH波的电磁超声波传感器的方法，通过检测衰减系数，可以进行非接触评价，研究认为在断裂寿命的90.6%的阶段，存在衰减系数的峰值。对于低合金钢的疲劳，刃型位错为直线模型，螺旋型位错为弯曲模型，数值解析结果与电磁场超声波测量的衰减系数对应良好，并证明使衰减系数变动的主要原因是位错。
现在，正在研究的强力纵波超声波入射到材料中时内部摩擦的超声波振幅依存性。研究发现，通过测量3次高谐波开始变显著时的振动的振幅，来判断是否产生高周疲劳的可能性。

超声波探伤技术在状态检修中的应用结论：
当使用超声波探伤技术进行损伤、劣化诊断时，需充分利用各种评价方法，进行定量评价，而且得把结论在理论上得到证明。所以，高灵敏度超声波测量系统，信号处理及数据处理系统的发展，理论解析及利用计算机的数值模拟等的发展都是必不可少的。这样才使得超声波探伤技术在状态检修中的应用更加广泛，更加辉煌。但是当超声波出现一些常见问题时，大家也应能够从容应付。了解详情：http://www.101718.com/tech/chaoshengbotanshangyi/252.html

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