超聲探傷技術(shù)在無損檢測中的運用
2024-03-04 14:13:32
作者：熱處理生態(tài)圈 來源：熱處理生態(tài)圈
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無損檢測是在技術(shù)水平不斷提升的背景下人們提出的一個新概念，特點是在對物體進行質(zhì)量檢查時不破壞物體的結(jié)構(gòu)，只在物體表面通過一些技術(shù)手段完成檢測，精準判斷質(zhì)量問題的類型和具體位置，預(yù)估該物體的使用價值及安全風險。新時期，技術(shù)人員會考慮在工作中應(yīng)用超聲探傷技術(shù)，該技術(shù)的特點就是通過超聲波穿透物體，進入物體深層結(jié)構(gòu)當中，完成對物體內(nèi)部缺陷問題的判斷，該技術(shù)具有操作難度低、穩(wěn)定性和安全性高的特點，實際應(yīng)用范圍較廣，能滿足無損檢測工作的基本要求。
超聲探傷的原理、優(yōu)缺點及基礎(chǔ)分類方式
在進行無損檢測工作時使用超聲探傷技術(shù)，要先了解該技術(shù)的基本原理，掌握技術(shù)的操作技巧，才能在實際工作中發(fā)揮該技術(shù)的使用價值，保障檢測工作的精準度達標。通常來說，超聲探傷主要是通過超聲波的反射、折射等方式，根據(jù)聲波接觸物體時波形變化的情況，判斷是否存在內(nèi)部缺陷，并且需要使用可視化的儀器，將聲波圖繪制出來，觀察聲波振動的幅度、頻率，計算缺陷的深度、長度。此外，還需要應(yīng)用到脈沖回波設(shè)備，而這是保障檢測效率、質(zhì)量的核心裝置，要求工作人員具備操作該設(shè)備的能力。 超聲探傷是要依靠超聲波進行檢測工作，特點是探測儀器體積小，便于攜帶，在不同介質(zhì)中的聲波反射效果不同，經(jīng)常用于物品質(zhì)量探測，具有明顯的指向性。不僅能夠判斷出物體中是否存在結(jié)構(gòu)缺陷，還能判斷缺陷位置、嚴重程度，估算物體的使用價值，為后續(xù)的物體維修工作提供參考。此外，整個技術(shù)操作過程的安全系數(shù)高。 超聲探傷技術(shù)在目前仍然有待進一步優(yōu)化，關(guān)鍵是在對缺陷進行定量、定性分析時，存在一些難點問題還未攻克。例如，如果物品表面凹凸不平、過小、過薄，都無法使用超聲探測方法進行無損檢測。此外，對于有空腔的物體來說，檢測準確度還需要進一步提升。（1）反射超聲波的方法是比較常見的一種超聲探傷類型，主要是關(guān)注聲波穿透物體后，反射回儀器上的時間和波形情況。（2）根據(jù)耦合方式的不同，探傷方法可分為直接與物體接觸，用液體浸泡被檢測物體以及使用電磁、激光來間接探傷的方法，不同方法有不同的應(yīng)用價值和使用條件。在實際應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)被測物體的類型和數(shù)量，從成本、便利性、準確度等方面進行綜合分析，選擇出最合適的無損檢測方法。（3）根據(jù)探傷結(jié)果的顯示情況，在脈沖信號反射的過程中，根據(jù)儀器類型、數(shù)量，以及放置位置和使用方法的不同，會分成 A類、B類、C類 3種探傷技術(shù)方法。A類的應(yīng)用效果良好，主要是通過在作業(yè)面設(shè)置兩個點，發(fā)射聲波并接收反射信號的方式，完成探傷任務(wù)。由于工作時整體造型上類似 A這個字母，所以被稱為A類探測法。（4）在科技信息技術(shù)發(fā)展進步的當下，超聲探傷技術(shù)中還衍生出了智能探傷方法，需要人才具備對相關(guān)技術(shù)的操作能力，做好創(chuàng)新研究工作。
在無損檢測中應(yīng)用超聲探傷技術(shù)的基本原則
超聲探傷技術(shù)的探測效率高、范圍廣，有較高的應(yīng)用價值和良好的發(fā)展前景。不過，在實際使用這項技術(shù)時，必須要保證工作人員有實踐操作經(jīng)驗，能了解技術(shù)的原理，應(yīng)按照規(guī)定的流程有序完成每步操作，操作時要小心謹慎，細心發(fā)現(xiàn)問題，這是影響探測準確性的關(guān)鍵因素，要求工作人員引起重視。由于人耳無法直接接收超聲波信息，還要保證基礎(chǔ)設(shè)施完善，提前做好設(shè)備試運行工作，為探測工作的安全與穩(wěn)定提供基礎(chǔ)保障。 由于探傷范圍比較廣，各種需要探傷的物品材質(zhì)不同、體型大小不同，還有些物品具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點，因此，決定使用超聲探傷技術(shù)，在不破壞物品使用性能的基礎(chǔ)上展開探傷工作，必須要遵循適應(yīng)性原則。可以根據(jù)常見的探傷技術(shù)類型及特點，進行對比分析，從中選擇合適的技術(shù)方法，這也是降低檢測工作難度的關(guān)鍵前提。 使用超聲探傷技術(shù)必須遵循無損檢測工作的規(guī)定，不能對物體造成不可逆的損害。從超聲波的特點來看，有很多物體會吸收聲波，這是工作人員在優(yōu)化檢測方案，提升檢測效果時，應(yīng)關(guān)注的重點問題之一。應(yīng)當將相關(guān)工作要求融入管理機制當中，對人才的技術(shù)、設(shè)備操作行為進行嚴格、全面的管理。
超聲探傷技術(shù)在軌道及車輛無損檢測中的實際
應(yīng)用要點
鐵路出行方式是人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂妙l率最高的一種方法，而火車、動車都是屬于有軌車輛，特點是要在提前建設(shè)好的軌道上按照既定的路線運行。為了降低軌道的檢修成本，提高軌道的耐久性，在進行軌道建設(shè)工作時，施工人員會選擇使用鋼材。為了避免軌道在使用過程中出現(xiàn)裂紋、壓潰等質(zhì)量問題，帶來使用安全隱患，必須要在不移動鋼軌、不損壞鋼材料結(jié)構(gòu)的前提下，完成探傷工作。以使用超聲探傷技術(shù)為例，需要讓設(shè)備探頭與鋼軌表面接觸，向鋼軌內(nèi)部發(fā)射聲波信號。一般信號在遇到內(nèi)部有缺陷的位置時，會反射信號；如果沒有缺陷，則信號會直接穿過鋼軌，不會發(fā)生信號反射的情況。基于此，工作人員只需要記錄作業(yè)面出現(xiàn)反射信號的位置，根據(jù)反射的時間就可以計算內(nèi)部缺陷與探測面之間的距離。 車輪是車輛穩(wěn)定、安全運行的基礎(chǔ)零部件，而且車輪長期在地面上碾壓，磨損頻率高，因此，檢修人員在進行車輛保養(yǎng)、維修等工作時，需要將側(cè)重點放在對車輪的探傷檢測工作上。為了保證檢測任務(wù)結(jié)束后該車輪還可以繼續(xù)投入使用，應(yīng)當采用無損檢測法。注意分別對輪輞和輪胎進行檢測，以輪輞為例，主要是觀察這個零部件是否會出現(xiàn)裂紋。一般需要進行模擬試驗，在樣板輪上進行打孔和刻槽，模擬缺陷問題，研究解決對策。并且應(yīng)將超聲探測裝置的探頭放置在車輪邊緣處，選擇合適的超聲探傷技術(shù)類型，對不同種類的輪輞缺陷展開探測工作。例如，對聲波信號進行相位補償時，需要使用相控陣，其分為縱波探測和橫波探測兩種方法。在周向、徑向的缺陷問題上，不適宜使用橫波探測的方法，并要確定探頭的放置位置。而針對軸向缺陷，則可以根據(jù)實際情況靈活選擇使用縱波或橫波探測，關(guān)鍵要記錄好探測時所獲得的參數(shù)信息。
超聲探傷技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域無損檢測中的實
際應(yīng)用要點
在建筑物施工完成后，應(yīng)進行一次全面的無損檢測工作，以判斷建筑物的質(zhì)量是否達標，做好安全隱患排查工作。與此同時，在日常實際使用建筑物時，也要定期進行無損檢測，方便第一時間發(fā)現(xiàn)建筑物的安全風險，并及時采取有效措施處理問題。以混凝土結(jié)構(gòu)為例，建筑施工時，經(jīng)常以混凝土作為建筑物的基礎(chǔ)原材料進行墻體、梁柱的澆筑施工工作。在檢測環(huán)節(jié)中，應(yīng)當根據(jù)建筑物的使用要求，對混凝土結(jié)構(gòu)的整體強度等級進行檢測。一般工作人員比較關(guān)注的是混凝土的抗壓能力，結(jié)合工作經(jīng)驗來分析，使用超聲波穿透混凝土時，混凝土的彈性模量大小，將直接影響聲波傳遞速度。 一般模量越小，傳遞速度越慢，成正相關(guān)的關(guān)系，可構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，直觀地觀察出聲波變化情況。此外，為了保障耦合效果符合無損檢測要求，應(yīng)當先清潔混凝土結(jié)構(gòu)表面，保證作業(yè)面平整，還可以嘗試使用耦合劑，避免探傷結(jié)果受到其他因素的影響，降低結(jié)構(gòu)強度檢測效果。 建筑工程施工工作不僅會對建筑結(jié)構(gòu)的使用質(zhì)量進行嚴格的管理，還會根據(jù)設(shè)計方案的相關(guān)要求，科學(xué)控制結(jié)構(gòu)厚度。在厚度的檢測工作中，也可以使用超聲探傷技術(shù)。結(jié)合該技術(shù)的原理來看，最簡單的方法就是：通過聲波的反射情況來精準確定結(jié)構(gòu)厚度。通常當聲波從一種固體中穿過，進入另一種固體當中，聲波波形會發(fā)生不同的變化。具體操作時，要充分考慮到聲阻抗率的數(shù)據(jù)變化情況。常見做法是在建筑結(jié)構(gòu)的同一個作業(yè)面上的不同位置點，設(shè)置兩個探測頭，讓一個探測頭發(fā)出的聲波信號通過折射、反射等方式，發(fā)送到另一個探測頭上，利用三角關(guān)系原理，結(jié)合兩個探頭的距離和聲波折射的長度、角度，完成垂直高度的計算，最終精準獲得結(jié)構(gòu)的厚度數(shù)據(jù)，將實際數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)據(jù)相對比，判斷施工誤差。 建筑結(jié)構(gòu)施工建設(shè)工作中會使用許多金屬材料，根據(jù)建筑框架造型特點，還會涉及對材料的切割和焊接處理工藝。因此，每個焊接點的連接情況就是施工人員在質(zhì)量管理工作中需要關(guān)注的重點問題。新時期，應(yīng)用超聲探傷技術(shù)可以進行焊接縫隙的有效探測。首先，工作人員要了解常見的焊接質(zhì)量問題種類及特點。其次，要對超聲技術(shù)進行合理的選擇。例如，可以使用脈沖回波的方式完成焊接點是否存在縫隙的探測工作，也可以使用相控陣，并配合成像技術(shù)，完成對焊接位置的缺陷檢測。尤其是在地下管道安裝工作中，可以應(yīng)用該方法來全面檢查管道是否存在裂紋、滲漏等情況，應(yīng)做好對成像圖的分析。完成探測任務(wù)后，能夠預(yù)估材料的使用壽命，為及時更換新的材料提供參考數(shù)據(jù)，保障建筑物框架結(jié)構(gòu)、地下管道的使用價值能夠得到充分發(fā)揮。
超聲探傷技術(shù)在其他領(lǐng)域無損檢測中的實際應(yīng)
用要點
在材料生產(chǎn)制造工作中，相關(guān)企業(yè)會根據(jù)市場對各種材料的使用需求，加工制作復(fù)合材料。以復(fù)合棒材為例，在生產(chǎn)過程中進行無損檢測工作時，應(yīng)用頻率較高的是電磁超聲檢測技術(shù)，與脈沖回波的方式相比，這種技術(shù)主要利用電磁感應(yīng)原理，對材料表面和內(nèi)部進行區(qū)域劃分，分別展開缺陷檢測工作。可使用蛇形線圈控制好兩端的繞組方向和電流方向，在實際遇到缺陷后，要將形成的電磁波掃描出來，通過圖形來可視化地分析缺陷的具體情況，有序開展缺陷修復(fù)工作。 電磁超聲檢測技術(shù)能進行高溫檢測，對于一些高溫壓力管道也有良好的檢測效果。因此，在很多新能源存儲、運輸?shù)裙ぷ髦校槍υO(shè)備容器的質(zhì)量問題，可以使用這種檢測技術(shù)，其特點是不會與設(shè)備直接接觸，對被檢測物體的表面光滑度沒有較高要求。但是，工作時需要使用電能，應(yīng)著重考慮換能效率方面的問題。 常見超聲波探傷方法主要是通過脈沖回波設(shè)備，向物體當中發(fā)射聲波，根據(jù)聲波折射、反射情況完成探傷任務(wù)，也可以使用電磁超聲檢測技術(shù)。在具體進行鋼軌、車輪質(zhì)量檢測，建筑物結(jié)構(gòu)強度、厚度、焊接縫隙檢測，以及復(fù)合材料、高溫設(shè)備檢測工作時，要保障基礎(chǔ)設(shè)施健全，科學(xué)確定設(shè)備探頭的擺放位置，做好作業(yè)面的清潔處理工作。大多數(shù)情況下，合理使用耦合劑是提高探測效果的有效方法。注意提升人才的創(chuàng)新意識及專業(yè)能力，保障人才能夠靈活應(yīng)用設(shè)備、技術(shù)，實現(xiàn)無損檢測工作目標。
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