[發(fā)明專利]一種壓力容器筒體整體超聲導波檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210011624.4
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102636569A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉長福;牛曉光;郝曉軍;王志永;王強
• 申請（專利權(quán)）人: 河北省電力研究院
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務(wù)所有限公司 13100
• 代理人: 張杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種壓力容器筒體的整體超聲導波檢測的方法。?

技術(shù)背景

作為一類重要的特種設(shè)備，壓力容器廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工等行業(yè)，并且隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展的需要，其運行參數(shù)也不斷提高，對安全生產(chǎn)影響越來越大。在其制造、安裝、運行和維護等各個環(huán)節(jié)中都可能產(chǎn)生諸如裂紋、腐蝕等缺陷，缺陷不管來源于哪個環(huán)節(jié)，都將影響壓力容器的安全使用。因此，加強壓力容器的檢驗、發(fā)現(xiàn)并消除缺陷，對保證其安全運行，具有非常重要的意義。?

然而，由于壓力容器筒體面積較大，實際檢測中采用傳統(tǒng)的超聲波檢測、測厚等檢測方法，均為局部檢測，同時由于容器內(nèi)件以及結(jié)構(gòu)的影響，無法做到容器筒體的全面檢測，容易造成缺陷漏檢。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于提供一種壓力容器筒體整體超聲導波檢測方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)高效、全面地檢測壓力容器筒體缺陷。?

本發(fā)明的技術(shù)方案為：?

本發(fā)明一種壓力容器筒體的整體超聲導波檢測方法，其步驟如下：

1.根據(jù)待檢壓力容器的規(guī)格、材質(zhì)計算出縱向或周向?qū)Рǖ南嗨俣燃叭核俣阮l散圖；

2.根據(jù)相速度、群速度頻散曲線圖確定用于檢測待檢壓力容器的檢測用導波模態(tài)，并確定檢測用導波激勵頻率的范圍；

3.采用有限元技術(shù)進行仿真計算，對頻率和導波入射角度進行試驗，不斷改變探頭角度及頻率，確定最佳的檢測用導波頻率和導波入射角度；

4.根據(jù)頻率及角度確定出合適的導波探頭，采用普通超聲波探傷儀，將超聲波探傷儀聲速選項設(shè)置為由有限元試驗確定的頻率在群速度頻散圖上對應(yīng)的相應(yīng)模態(tài)導波的群速度值，將檢測范圍選項設(shè)置到略大于被檢工件長度的范圍；

5.?將探頭和儀器正確連接，將探頭放置到容器筒體上進行軸向或周向掃查，采用容器筒體焊縫的反射回波調(diào)節(jié)靈敏度或根據(jù)需要檢測的缺陷加工人工反射體確定檢測靈敏度，?當進行縱波導波軸向檢測時，探頭軸線和容器筒體軸線平行，使超聲波傳播方向沿筒體軸向傳播，圓周方向移動探頭繞筒體一圈，完成筒體軸向掃查，如圖1所示；當進行周向?qū)Рㄖ芟驒z測時，探頭軸線和筒體軸線垂直，使超聲波的傳播方向沿筒體周向傳播一圈，探頭沿筒體軸線方向移動，從筒體一端移動到另一端，掃查結(jié)束，檢測完畢。

本發(fā)明在實際應(yīng)用時限于目前探頭制造技術(shù)，且壓力容器筒體壁厚從幾毫米到幾十毫米，范圍較大，因此，選用相速度頻散圖中最下方曲線所對應(yīng)的導波模態(tài)進行導波檢測，該導波模態(tài)對應(yīng)的頻率范圍較寬，即可采用現(xiàn)有的工藝制作出合適頻率的導波探頭，同時滿足壓力容器筒體檢測要求。?

本發(fā)明的原理是：?

當超聲波入射進板狀工件內(nèi)后，工件內(nèi)的縱波、橫波將會在平行的邊界上產(chǎn)生來回的反射而沿平行板面的方向行進，即平行的邊界制導超聲波在板內(nèi)傳播，導波的聲場遍及整個壁厚，如圖3所示。

導波通常在一個有限體中可以存在多種不同的導波模態(tài)，并且導波具有頻散現(xiàn)象，因此如何激勵出可用于無損檢測的單模態(tài)導波，并能夠?qū)Ψ瓷浠夭ㄐ盘栠M行分辨、分析就成為研究的重要課題。本發(fā)明根據(jù)不同規(guī)格、材質(zhì)的壓力容器筒體中導波相速度與群速度的頻散曲線（圖4、圖5），大致確定用于檢測的導波頻率范圍以及聲速范圍，再利用有限元軟件ansys進行模擬分析（圖6），確定最佳的檢測參數(shù)（頻率、入射角），從而確定應(yīng)采用的導波探頭類型，并利用常規(guī)脈沖回波超聲波探傷儀激勵并接收可識別、分析的導波回波信號，通過對回波信號（圖7）波形、幅度的分析判讀，確定容器筒體中是否存在缺陷，和對缺陷進行定量。?

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明利用超聲導波聲場特性，根據(jù)被檢對象選擇合適頻率及入射角的超聲導波探頭、激勵并接受超聲導波信號，實現(xiàn)壓力容器筒體整體的全面、高效、快速檢測，解決了傳統(tǒng)的取點檢測可能導致漏檢的問題，是壓力容器無損檢測領(lǐng)域的一種新方法。以火力發(fā)電廠一臺600MW機組為例，如發(fā)生高壓加熱器因母材吹損而導至泄漏，從泄漏停運到搶修投運，一般至少需要72小時，損失電量達4200萬千瓦時，每度電按0.2元的上網(wǎng)電價計算，造成的直接經(jīng)濟損失840萬元。此外，機組啟動時燃油的消耗所需費用約為15萬元，機組起停對設(shè)備壽命的損耗估價約80萬元。由以上分析可以看出，減少容器泄漏一次至少可帶來900萬元左右的經(jīng)濟效益。?

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例軸向掃查示意圖；?

圖2為本發(fā)明實施例周向掃查示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例采用超聲導波檢測壓力容器筒體方法的示意圖；?