中厚钢板的超声波探伤

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摘要：介绍超声波探伤检测系统在中厚钢板生产中的应用，阐述了超声波探伤的原理及系统基本组成。超声波探伤检测系统在钢板缺陷自动检测方面有较好的实用效果。
    关键词：中厚钢板；超声波检测器；探伤
    中图分类号：TH878+.2   文献标识码：B

    济钢中厚钢板厂在线钢板探伤采用超声波探伤检测系统。根据标准规定或用户要求，锅炉与压力容器、桥梁、建筑、管线用板等特殊用途的钢板，需要进行超声波探伤。随着对钢板产品内在质量、性能、规格要求的不断提高，越来越多的用户要求对钢板进行100％的探伤。
    超声波探伤可分为手动和自动探伤两种。手动探伤具有投资低、使用灵活等优点，国内中厚钢板厂多采用此法。但手动探伤存在着探伤时间长、生产效率低、劳动强度大、占用生产场地多、易造成漏探和误探、以及探伤速度慢等缺点。自动探伤具有速度快、效率高、占用生产场地少等明显优点，采用在线方式则基本上不占用生产场地也不存在钢板的重复搬运问题。
    济钢中厚钢板厂采用的SONOTROTM66钢板检测器是一种非损伤性检测重型钢板的检测系统。钢板的在线高速扫描速度为2.0m/s，能透过6~60mm厚的钢板，并且100%覆盖表面及钢板内部。所采用的探头由性能较高的压电晶体制成，有单晶体和双晶体式两种形式。探头工作时，高频脉波穿过水干扰后进入钢板内，并从缺陷点或壁表处反射回来。缺陷表面积越大，反射的能量越多，并产生一个较高的可视峰值。该操作方式称为“脉冲回声模式”，扫描结果由集成电子系统处理。可以检测的材料类型有锅炉板、压力容器板、桥梁板、船板、结构板及用于其他特殊结构的钢板等。
    一、超声波探伤原理
    采用的超声波频率要高于20kHz。不同频率和波形的超声波，从材料返回的波形是不同的。超声波进入材料后产生机械振动，由于在材料中超声波具有不同的特性，所以超声波探伤才能测试材料的不同特性。
    超声波探头必须与被测材料尽量靠近，并且在探头和被测材料之间要有某种介质在钢板的超声波探伤中，多用水作介质，即所谓“耦合水”。检测期间，所有探头处在离钢板表面同一水平面，声音耦合由水来完成为使超声波很好地进入材料，声波必须两次通过水界面。
    测试过程是通过纵波和横波两种波形来完成的。纵波用来检测钢板内部缺陷，适合于检测钢板内部的分层、夹渣和球状裂纹；横波用来检测钢板表面和内部的纵向线状缺陷。
    二、系统组成及功能
    超声波探伤装置由检测、数据、自动控制、报告输出、缺陷标记等子系统组成，为检测钢板需配套运输辊道、压紧辊、侧导辊和打正机等。
    为了实现钢板100％的探伤，还需要一定的速度与位置检测元件。探头是自动超声波检测系统的基本结构，呈阵列布置，它从底部检测钢板。超声波在纵向应100%覆盖钢板表面，并覆盖板宽的1/3。检测探头安装在小车上，能够横向移动。伺服驱动系统能够在钢板侧边任何地方对探头进行定位，同时能与钢板边部保持同步，这一点对钢板100％探伤是非常重要的。
    该系统为全自动控制系统，使用Mitsubishi逻辑控制器（PLC），将主操作员站与现场操作柜联锁。该系统从纵向探头和横向探头采集数据，并把数据发送给视频监测器上的操作员。
    该系统有五台计算机，分别是主数据显示计算机、UMS计算机（两台）、打印服务器计算机和运行控制器计算机。其功能可自动诊断，通过计算机可调节灵敏度、脉冲频率、DAC补偿及补偿范围、检测钢板通过速度及方向、自动报警及检测不良耦合、检测内部超过标定参数的不连续缺陷、标准扫描等。
    三、结束语
    该套超声波检测系统能100％覆盖钢板表面；探头能准确跟踪钢板并与钢板表面良好耦合，减少漏探和误探，检测缺陷尺寸精度达到最小φ3mm；配套的计算机系统能根据各种标准对钢板缺陷进行评判，对钢板轧制质量的分析具有较好的实用价值。