對(duì)發(fā)電廠超聲波無損探傷的探析

對(duì)發(fā)電廠超聲波無損探傷的探析對(duì)發(fā)電廠超聲波無損探傷的探析

中國論文聯(lián)盟*編輯。近年來，高靈敏度、商性能、高牢靠性的超聲波發(fā)送接收器已經(jīng)商品化，伴隨著計(jì)算機(jī)的高速、大容量化，信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理等力量增加，圖像化、圖像解析、自動(dòng)化也越來越簡單；此外，雙晶探頭，聚焦探頭，表NSH波探頭，爬波探頭及高溫探頭及電磁超聲波的非接觸探頭等的廣泛應(yīng)用。在這種前提下，使得近期通過在試驗(yàn)室階段解析、積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的進(jìn)行，能在現(xiàn)場廣泛推廣應(yīng)用多種多樣的超聲評(píng)估損傷和劣化診斷技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。

1進(jìn)展歷程

超聲波形成機(jī)理的討論始于19世紀(jì)初，但它在無損檢測中的應(yīng)用大約是從20世紀(jì)20年月才開頭。在30年月，超聲波技術(shù)才廣泛應(yīng)用于無損檢測。在隨后的1955年，超聲波技術(shù)進(jìn)展快速，技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了超聲波設(shè)備的快速進(jìn)展。從20世紀(jì)80年月直到今日，計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步使得超聲波設(shè)備體積更小、性能更穩(wěn)定、功能更強(qiáng)大。

最近幾年，超聲波測繪技術(shù)得到了極大的進(jìn)展。超聲波探測試驗(yàn)中需要采集精確的數(shù)據(jù)，這種需求進(jìn)一步推動(dòng)了定量測量技術(shù)的進(jìn)展。同時(shí)，基于超聲波能量形成和非接觸檢測技術(shù)的進(jìn)展也促進(jìn)了激光器和電磁傳感器的技術(shù)進(jìn)步。如今，便攜式設(shè)備中已經(jīng)運(yùn)用了相控陣式激光技術(shù)。采納這種技術(shù)，單一發(fā)生器定時(shí)或定相放射的超聲波元素陣列，能夠精確截取被測對(duì)象的超聲波波形。

2物理本質(zhì)

超聲波探傷是基于在材料上引入超聲波能量束并檢測材料表面和次表面缺陷的能量干擾。聲波穿過物體時(shí)會(huì)產(chǎn)生線能量損失并在分界面上發(fā)生反射。然后對(duì)反射波束，或在某些條件下的傳輸波束進(jìn)行分析，進(jìn)而確定是否存在裂縫或缺陷以及缺陷的大小、位置等。脈沖超聲波探測的主要電子設(shè)備包括一個(gè)電壓電源和一個(gè)顯示裝置。一般光波和x光波產(chǎn)生的是電磁能量，而超聲波產(chǎn)生的卻是包括物體分子或原子振動(dòng)或振蕩的機(jī)械能。超聲波的行為與可聽聲音相像：它們能通過固體、液體和氣體傳播，但不能通過真空傳播。目前，超聲波在材料和裂縫間的相互作用可以通過各種模擬技術(shù)勝利建立模型。

3超聲波的類型

超聲波的類型許多，有縱波、橫波、表面波和平面波等?？v波傳導(dǎo)時(shí)，每個(gè)粒子都在平行于波動(dòng)前進(jìn)方向上振動(dòng)，呈現(xiàn)交替密集或稀疏的變化，在超聲波探傷中最常用。橫波也在超聲波

對(duì)發(fā)電廠超聲波無損探傷的探析

探傷中有廣泛的應(yīng)用，它的傳播有點(diǎn)類似于在繩子一端有規(guī)律地抖動(dòng)所形成的繩子的振動(dòng)形式，分子和原子在一個(gè)平面上垂直于波浪傳播方向上下振動(dòng)；表面波只是有時(shí)才用在超聲波探傷中，它沿著平面或相對(duì)較厚的曲面?zhèn)鞑?；平面波只是?yīng)用于超聲波探傷的某些場合，僅在厚度只有幾個(gè)波長大小的材料表面?zhèn)鞑?。界面處超聲波的反射與材料的物理狀態(tài)關(guān)聯(lián)較大，而與材料本身的物理性能關(guān)聯(lián)較小。

4超聲波探傷的檢查方法

4.3缺陷定量方法

1)當(dāng)量法(當(dāng)量試塊比較法、當(dāng)量計(jì)算法、當(dāng)量AVG曲線法)；2)測長法(相對(duì)靈敏度測長法、肯定靈敏度測長法、端點(diǎn)峰值法)；3)底波高度法。

4.2裂紋的檢測方法

1)表面波波高法；2)表面波波時(shí)延法(單探頭法、雙探頭法)；3)端部回波峰值法；4)橫波端角反射法；5)橫波串列式雙探頭法；6)相對(duì)靈敏度法(6dB、lOdB、20dB)；7)散射波法(衍射法)；8)損傷、劣化評(píng)價(jià)方法衰減法(低層回波反射法、透射法、共鳴法)；9)音速法(表面波法、容積波法)；10)臨界角反射法；11)光譜儀法(光譜分布及面積、中心頻率、頻幅、重心頻率)；12)頻率解析法；13)利用后方散射波的雜波分析法；14)其它(8法、波松比評(píng)價(jià)法)。

多數(shù)狀況下，用于無損檢測的超聲波是采納壓電轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生和檢測試件的。壓電轉(zhuǎn)換器需要一個(gè)耦合器在轉(zhuǎn)換器和試件間傳輸超聲波。壓電轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)壓電晶體(比如鈦酸鋇、鋯酸鉛、鈦酸鉛等)，當(dāng)通電后能快速轉(zhuǎn)變外形。當(dāng)它們被快速加壓時(shí)會(huì)發(fā)生相反的變化，產(chǎn)生一個(gè)電磁場。用于無損檢測超聲波的產(chǎn)生和檢測也可通過其它方法實(shí)現(xiàn)。其中之一是利用非接觸空氣耦合轉(zhuǎn)換器，它是基于微電子機(jī)械系統(tǒng)(簡稱MEMS)的基礎(chǔ)；另一種方法是通過試件表面的快速熱膨脹和融蝕產(chǎn)生非接觸激光超聲波，采納激光干涉儀或空氣耦合換能器檢測產(chǎn)生的超聲波。此外，磁性金屬也能通過超聲波探傷，主要采納非接觸電子機(jī)械聲波轉(zhuǎn)換器(簡稱EMATS)同時(shí)產(chǎn)生和檢測超聲波。超聲波通常通過以下一種或幾種方法檢查裂紋和缺陷。

通過材料邊界或缺陷處分界面的反射聲波檢測。

通過超聲波的切換時(shí)間或傳播時(shí)間檢測。

通過超聲波的衰減程度檢測。

通過透射信號(hào)或折射信

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號(hào)的頻譜響應(yīng)特征檢測。

超聲波探傷方法主要應(yīng)用于檢測各種材料特性g和狀態(tài)。它適用于試樣表面缺陷和內(nèi)部特別的檢測。試樣必需能夠傳播超聲波能量并具有引入和檢測反射、透射、散射聲波能量的幾何結(jié)構(gòu)。總的工藝步驟如下：

1)將超聲波轉(zhuǎn)換器固定或靠近于被測物體；2)以脈沖方式激發(fā)轉(zhuǎn)換器，對(duì)準(zhǔn)被測物體并將超聲波能量傳人；3)超聲波能量在被測物體中傳導(dǎo)、反射和散射；4)超聲波能量在物體的內(nèi)部的分界面上連續(xù)傳輸或轉(zhuǎn)變方向；5)定位在或靠近被測物體的轉(zhuǎn)換器檢測物體中傳輸或轉(zhuǎn)變后的能量；6)傳導(dǎo)和反射的能量反應(yīng)在時(shí)間／頻率圖上，通過波形和波幅特征分析和推想物體內(nèi)部狀況。檢測過程需要專用的設(shè)備和探針。檢測步驟、校準(zhǔn)儀器和工藝掌握都是確保超聲波在被測物體中的重復(fù)再現(xiàn)所必需的。這種方法是一種表面和批量檢測工藝，依據(jù)工件某些特征的敏感性和辨別率的凹凸不同，工藝步驟也相應(yīng)有所不同。5手動(dòng)和自動(dòng)化技術(shù)

隨著超聲波的應(yīng)用進(jìn)展，檢測有手動(dòng)(人工)掃描和自動(dòng)掃描之分。人工掃描采納一臺(tái)具有示波器的設(shè)備，操依據(jù)圖形識(shí)別、信號(hào)大小、計(jì)時(shí)和手動(dòng)掃描定位等方法進(jìn)行分析辨別。但是由于手動(dòng)掃描的變化不定，顯示器上輸出值的變化也很大，手動(dòng)檢測不能形成永久記錄。自動(dòng)掃描時(shí)采納一個(gè)測量掃描儀跟蹤探針位置，并自動(dòng)監(jiān)測信號(hào)(時(shí)間、相位、幅度等)，形成一個(gè)能反應(yīng)被測物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的響應(yīng)圖。掃描系統(tǒng)的辨別率在肯定程度上取決于掃描像素的保真度和檢測信號(hào)的過濾和處理清況。超聲波掃描系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成掃描圖像和分析報(bào)告。

6結(jié)束語

超聲波探傷是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，它有堅(jiān)實(shí)的物理學(xué)理論基礎(chǔ)和成熟的檢測結(jié)果模型。操作簡潔，便于攜帶的設(shè)備和一切齊全即可使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都在