对发电厂超声波无损探伤的探析

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中国论文联盟*编辑。近年来，高灵敏度、商性能、高牢靠性的超声波发送接收器已经商品化，伴随着计算机的高速、大容量化，信号处理、数据处理等力量增加，图像化、图像解析、自动化也越来越简单；此外，双晶探头，聚焦探头，表NSH波探头，爬波探头及高温探头及电磁超声波的非接触探头等的广泛应用。在这种前提下，使得近期通过在试验室阶段解析、积累基础数据的进行，能在现场广泛推广应用多种多样的超声评估损伤和劣化诊断技术得以实现。

1进展历程

超声波形成机理的讨论始于19世纪初，但它在无损检测中的应用大约是从20世纪20年月才开头。在30年月，超声波技术才广泛应用于无损检测。在随后的1955年，超声波技术进展快速，技术的进步促进了超声波设备的快速进展。从20世纪80年月直到今日，计算机技术的进步使得超声波设备体积更小、性能更稳定、功能更强大。

最近几年，超声波测绘技术得到了极大的进展。超声波探测试验中需要采集精确的数据，这种需求进一步推动了定量测量技术的进展。同时，基于超声波能量形成和非接触检测技术的进展也促进了激光器和电磁传感器的技术进步。如今，便携式设备中已经运用了相控阵式激光技术。采纳这种技术，单一发生器定时或定相放射的超声波元素阵列，能够精确截取被测对象的超声波波形。

2物理本质

超声波探伤是基于在材料上引入超声波能量束并检测材料表面和次表面缺陷的能量干扰。声波穿过物体时会产生线能量损失并在分界面上发生反射。然后对反射波束，或在某些条件下的传输波束进行分析，进而确定是否存在裂缝或缺陷以及缺陷的大小、位置等。脉冲超声波探测的主要电子设备包括一个电压电源和一个显示装置。一般光波和x光波产生的是电磁能量，而超声波产生的却是包括物体分子或原子振动或振荡的机械能。超声波的行为与可听声音相像：它们能通过固体、液体和气体传播，但不能通过真空传播。目前，超声波在材料和裂缝间的相互作用可以通过各种模拟技术胜利建立模型。

3超声波的类型

超声波的类型许多，有纵波、横波、表面波和平面波等。纵波传导时，每个粒子都在平行于波动前进方向上振动，呈现交替密集或稀疏的变化，在超声波探伤中最常用。横波也在超声波

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探伤中有广泛的应用，它的传播有点类似于在绳子一端有规律地抖动所形成的绳子的振动形式，分子和原子在一个平面上垂直于波浪传播方向上下振动；表面波只是有时才用在超声波探伤中，它沿着平面或相对较厚的曲面传播；平面波只是应用于超声波探伤的某些场合，仅在厚度只有几个波长大小的材料表面传播。界面处超声波的反射与材料的物理状态关联较大，而与材料本身的物理性能关联较小。

4超声波探伤的检查方法

4.3缺陷定量方法

1)当量法(当量试块比较法、当量计算法、当量AVG曲线法)；2)测长法(相对灵敏度测长法、肯定灵敏度测长法、端点峰值法)；3)底波高度法。

4.2裂纹的检测方法

1)表面波波高法；2)表面波波时延法(单探头法、双探头法)；3)端部回波峰值法；4)横波端角反射法；5)横波串列式双探头法；6)相对灵敏度法(6dB、lOdB、20dB)；7)散射波法(衍射法)；8)损伤、劣化评价方法衰减法(低层回波反射法、透射法、共鸣法)；9)音速法(表面波法、容积波法)；10)临界角反射法；11)光谱仪法(光谱分布及面积、中心频率、频幅、重心频率)；12)频率解析法；13)利用后方散射波的杂波分析法；14)其它(8法、波松比评价法)。

多数状况下，用于无损检测的超声波是采纳压电转换器产生和检测试件的。压电转换器需要一个耦合器在转换器和试件间传输超声波。压电转换器具有一个压电晶体(比如钛酸钡、锆酸铅、钛酸铅等)，当通电后能快速转变外形。当它们被快速加压时会发生相反的变化，产生一个电磁场。用于无损检测超声波的产生和检测也可通过其它方法实现。其中之一是利用非接触空气耦合转换器，它是基于微电子机械系统(简称MEMS)的基础；另一种方法是通过试件表面的快速热膨胀和融蚀产生非接触激光超声波，采纳激光干涉仪或空气耦合换能器检测产生的超声波。此外，磁性金属也能通过超声波探伤，主要采纳非接触电子机械声波转换器(简称EMATS)同时产生和检测超声波。超声波通常通过以下一种或几种方法检查裂纹和缺陷。

通过材料边界或缺陷处分界面的反射声波检测。

通过超声波的切换时间或传播时间检测。

通过超声波的衰减程度检测。

通过透射信号或折射信

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号的频谱响应特征检测。

超声波探伤方法主要应用于检测各种材料特性g和状态。它适用于试样表面缺陷和内部特别的检测。试样必需能够传播超声波能量并具有引入和检测反射、透射、散射声波能量的几何结构。总的工艺步骤如下：

1)将超声波转换器固定或靠近于被测物体；2)以脉冲方式激发转换器，对准被测物体并将超声波能量传人；3)超声波能量在被测物体中传导、反射和散射；4)超声波能量在物体的内部的分界面上连续传输或转变方向；5)定位在或靠近被测物体的转换器检测物体中传输或转变后的能量；6)传导和反射的能量反应在时间／频率图上，通过波形和波幅特征分析和推想物体内部状况。检测过程需要专用的设备和探针。检测步骤、校准仪器和工艺掌握都是确保超声波在被测物体中的重复再现所必需的。这种方法是一种表面和批量检测工艺，依据工件某些特征的敏感性和辨别率的凹凸不同，工艺步骤也相应有所不同。5手动和自动化技术

随着超声波的应用进展，检测有手动(人工)扫描和自动扫描之分。人工扫描采纳一台具有示波器的设备，操依据图形识别、信号大小、计时和手动扫描定位等方法进行分析辨别。但是由于手动扫描的变化不定，显示器上输出值的变化也很大，手动检测不能形成永久记录。自动扫描时采纳一个测量扫描仪跟踪探针位置，并自动监测信号(时间、相位、幅度等)，形成一个能反应被测物体内部结构的响应图。扫描系统的辨别率在肯定程度上取决于扫描像素的保真度和检测信号的过滤和处理清况。超声波扫描系统会自动生成扫描图像和分析报告。

6结束语

超声波探伤是一项成熟的技术，它有坚实的物理学理论基础和成熟的检测结果模型。操作简洁，便于携带的设备和一切齐全即可使用的计算机系统都在