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摘要：随着我国科学技术水平的不断提高，逐步加深了超声波检测技术的研力度，并且在实际应用中发挥了更多功效。石油化工行业是我国经济支柱产业，在管道检测中引入超声波检测技术，能够准确检测出管道中的缺陷，使我们能够尽早发现其中的隐患，并为我国的石油化工行业做出巨大贡献。鉴于此，本文主要分析超声导波技术在特种设备检测中的应用。
关键词：超声导波技术;特种设备;检测
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2021）-01-091
1、引言
超声导波从本质上来说属于激光，超声导波可以根据给定形状完成机械传播，且超声导波直接受到构件边缘的约束作用影响。从类别角度来看，超声导波类型众多，主要包括变形波、纵波等等，一般在管道状的特种设备检测当中，所使用的超声导波类型为扭力波和纵波，其中前者的传播介质只局限于固体，因而通常在管道焊接件和铸造件的检测当中，会采用扭力波进行检测。
2、特种设备分类与检验检测现状
2.1、特种设备分类
一般来讲，特种设备可因为其危险性的不同，可以分为如下几种：
（1）具有一定压力和容积的锅炉;（2）具有一定压力和容积的压力容器;（3）蒸汽管路，化工管路等具有一定压力的管道类特种设备;（4）电梯类的特种设备;（5）与起重机相关的体重类特种设备;（6）与科索道类相关的客运特种设备;（7）滑行车相关的娱乐设备;（8）厂内专用机动车辆特种设备。
如上设备都需要相关技术支持，并且与人民安全生产生活紧密相连的特种设备。
2.2、检验检测现状
随着我国国民生活水平的提升和社会经济的快速发展，特种设备的种类和数量也在不断地增加，款型多样化的前提下，我国特种设备检验检测安全也开始受到重视。各种特种设备的检验检测工作在不断强化的前提下，安全事故的发生率在不断地下降。但是，从目前来看，我国特种设备也在检验检测的过程中还存在着一定的不足。主要表现在：相关的检验检测机构并没有配置合理的资源;检测机构的规模和抵御外部风险的能力不足;在检验检测管理的过程中，手段的落后和专业检测人员的缺失，限制了特种设备检验检测安全管理工作的顺利开展。
3、检测对象与检测系统
3.1、检测对象
为有效说明超声导波技术在特种设备检测中的实际应用，本文选择以某大尺度焊接结构检测为例。该焊接结构主要由钢板的立板和底板等焊接而成。其中立板与立板之间的焊接采用对接焊接的方式，而立板在与底板进行焊接时则采用T形焊接的形式，钢板相互搭接焊接最终构成底板。在该焊接结构当中所使用的钢板材料为Q235A，底板与立板的厚度分别为8mm与12mm。由于该焊接结构当中拥有众多焊接缝，因此为有效保障焊接结构整体质量，在进行检测时通过结合实际情况，检测人员最终选择使用超声导波技术。
3.2、检测系统
在使用超声导波技术对该大尺度焊接结构进行检测时，检测人员通过结合实际检测要求以及各项现有优势资源与技术条件，在压电效应的基础上，利用专业的超声导波检测仪、超聲导波换能器等将其与待检测的大尺度焊接结构进行相互连接，进而构成了一个完整的可现场成像的超声导波检测系统。检测人员将8个超声导波换能器构成的线型数组，布设在焊接结构构件底板边缘处，其中每一个换能器的主频均为1MHz，数组布阵间距为5mm。在方波脉冲的激发下，钢板当中由超声导波换能器所产生的超声导波模态基本为0阶模态，人工缺陷回波信号主频约为0.45MHz。在此次检测过程中，检测人员选择将最佳脉冲激励频率设定为0.5MHz。在对焊接构件进行超声导波检测时，工作人员需要利用计算机分析处理采集得到的信号，并运用压缩空气及时清理干净底板、立板等构件部件，以防止在超声导波检测过程中，焊接构件表面和传感器之间无法实现良好接触。而在运用低频超声时，无需使用耦合剂，但同样需要检测人员及时对被检测设备表面进行清理。在探头探测位置处要求检测人员严格按照相关规定要求对其进行氧化处理，为保障检测结果的真实性和有效性，检测人员需要在20min内完成焊接构件的超声导波检测工作。
4、超声导波技术在特种设备检测中的应用
使用超声波进行检测时，该技术借助声学原理，对材质内存在的缺陷，通过声波反射对穿过的时间以及能量变化进行分析，进而将材质内存在的缺陷的位置和大小精准定位。该技术检测材质的厚度一般在8-300mm范围内，检测的内容包括焊缝中存在的裂纹、未融合等问题。采用超声波检测方法，既具有操作简单对人体无损伤等特点，还能针对设备的特殊结构的内部以及高温状态等条件下进行检测，可以获得准确的检测数据。
虽然我国在超声导波检测领域应用方面起步较晚，但是在石油化工管道检测领域研究比较深入，已经取得了显著成绩。我国科研人员在对于超声导波检测技术进行研究时，主要是以弹性波理论为依据进行分析，并在研究过程中进入了计算机技术，能够更加全面地掌握频散曲线，进而明确超声导波检测技术在检测裂纹的透射规律。并根据超声波的发射时间，以及超声波的强度，明确裂纹所在的正确位置以及裂纹的大小;在对超声导波检测技术的进行实验的过程中，主要是通过传感器对其在油田管道中的检测进行分析，在分析过程中，对其他信号进行抑制，并检测出频散现象，这样就能清楚地掌握超声波检测技术在检测过程中的灵敏度。
对超声导波检测技术的应用进行分析，通过在检测设备中增加相关原理，能够增加检测效率，并且能够在较短的时间内接收到脉冲波。通过超声导波检测设备，能够利用计算机对发射器的波形进行控制，并在检测过程中产生一定的激励信号，利用超声导波的放大器，将功率进行放大，使检测中的电压数值能够与传感器所需要的数值相符。此外，传感器的另一个作用就是能够在检测中接收到超声导波信号，并且通过二极管电路对其进行隔离，使超声波检测技术感知到回波信号，利用示波器对其进行接收，并将其储存在计算机上。
在利用超声导波技术对该焊接结构进行检测的过程中，检测人员在直接利用其建立的超声导波成像检测系统下，可以直接获得相应的检测成像结果。值得注意的是，由于成像检测需实现的检测距离相对较大，因此需要检测人员结合实际情况，根据现有的超声导波成像检测换能器数量。将超声导波成像检测距离范围设定在1.5m到3.5m之间，成像宽度设定为450mm。根据获得的相关检测图像可知，当检测距离分别为1.6m和1.7m时，可以清晰显示出焊缝2及其对应的搭接接头。当检测距离分别为2.1m与2.3m时，则在超声导波成像检测图中可以直观看到该焊接构件中的焊缝4与焊缝3，另外图像中也显示出，当检测距离为2.7m与3.1m时，也显示出较为微弱的焊缝图像。
5、结束语
近些年来，我国石油化工行业发展迅猛，特种设备为其做出了突出贡献，对特种设备进行质量检测，能够决定设备的使用质量与产业的发展。在对特种设备进行检测的过程中，通过引入超声成像系统，能够对压力管道以及石油储罐等设备在运行中造成的损伤进行有效检测，低了人为工作量，并且对于提升准确性以及工作效率，都有积极的促进作用。因此，本文的研究也就显得十分的有意义。
参考文献
[1]李振杰.超声导波技术在特种设备检测中的应用研究[J].科技风，2019（23）：2+4.
[2]才振宇.试论超声导波技术在特种设备检测中的应用[J].科技视界，2018（24）：34-35.
浙江省特种设备科学研究院 浙江 杭州 310000
关键词：超声导波技术;特种设备;检测
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2021）-01-091
1、引言
超声导波从本质上来说属于激光，超声导波可以根据给定形状完成机械传播，且超声导波直接受到构件边缘的约束作用影响。从类别角度来看，超声导波类型众多，主要包括变形波、纵波等等，一般在管道状的特种设备检测当中，所使用的超声导波类型为扭力波和纵波，其中前者的传播介质只局限于固体，因而通常在管道焊接件和铸造件的检测当中，会采用扭力波进行检测。
2、特种设备分类与检验检测现状
2.1、特种设备分类
一般来讲，特种设备可因为其危险性的不同，可以分为如下几种：
（1）具有一定压力和容积的锅炉;（2）具有一定压力和容积的压力容器;（3）蒸汽管路，化工管路等具有一定压力的管道类特种设备;（4）电梯类的特种设备;（5）与起重机相关的体重类特种设备;（6）与科索道类相关的客运特种设备;（7）滑行车相关的娱乐设备;（8）厂内专用机动车辆特种设备。
如上设备都需要相关技术支持，并且与人民安全生产生活紧密相连的特种设备。
2.2、检验检测现状
随着我国国民生活水平的提升和社会经济的快速发展，特种设备的种类和数量也在不断地增加，款型多样化的前提下，我国特种设备检验检测安全也开始受到重视。各种特种设备的检验检测工作在不断强化的前提下，安全事故的发生率在不断地下降。但是，从目前来看，我国特种设备也在检验检测的过程中还存在着一定的不足。主要表现在：相关的检验检测机构并没有配置合理的资源;检测机构的规模和抵御外部风险的能力不足;在检验检测管理的过程中，手段的落后和专业检测人员的缺失，限制了特种设备检验检测安全管理工作的顺利开展。
3、检测对象与检测系统
3.1、检测对象
为有效说明超声导波技术在特种设备检测中的实际应用，本文选择以某大尺度焊接结构检测为例。该焊接结构主要由钢板的立板和底板等焊接而成。其中立板与立板之间的焊接采用对接焊接的方式，而立板在与底板进行焊接时则采用T形焊接的形式，钢板相互搭接焊接最终构成底板。在该焊接结构当中所使用的钢板材料为Q235A，底板与立板的厚度分别为8mm与12mm。由于该焊接结构当中拥有众多焊接缝，因此为有效保障焊接结构整体质量，在进行检测时通过结合实际情况，检测人员最终选择使用超声导波技术。
3.2、检测系统
在使用超声导波技术对该大尺度焊接结构进行检测时，检测人员通过结合实际检测要求以及各项现有优势资源与技术条件，在压电效应的基础上，利用专业的超声导波检测仪、超聲导波换能器等将其与待检测的大尺度焊接结构进行相互连接，进而构成了一个完整的可现场成像的超声导波检测系统。检测人员将8个超声导波换能器构成的线型数组，布设在焊接结构构件底板边缘处，其中每一个换能器的主频均为1MHz，数组布阵间距为5mm。在方波脉冲的激发下，钢板当中由超声导波换能器所产生的超声导波模态基本为0阶模态，人工缺陷回波信号主频约为0.45MHz。在此次检测过程中，检测人员选择将最佳脉冲激励频率设定为0.5MHz。在对焊接构件进行超声导波检测时，工作人员需要利用计算机分析处理采集得到的信号，并运用压缩空气及时清理干净底板、立板等构件部件，以防止在超声导波检测过程中，焊接构件表面和传感器之间无法实现良好接触。而在运用低频超声时，无需使用耦合剂，但同样需要检测人员及时对被检测设备表面进行清理。在探头探测位置处要求检测人员严格按照相关规定要求对其进行氧化处理，为保障检测结果的真实性和有效性，检测人员需要在20min内完成焊接构件的超声导波检测工作。
4、超声导波技术在特种设备检测中的应用
使用超声波进行检测时，该技术借助声学原理，对材质内存在的缺陷，通过声波反射对穿过的时间以及能量变化进行分析，进而将材质内存在的缺陷的位置和大小精准定位。该技术检测材质的厚度一般在8-300mm范围内，检测的内容包括焊缝中存在的裂纹、未融合等问题。采用超声波检测方法，既具有操作简单对人体无损伤等特点，还能针对设备的特殊结构的内部以及高温状态等条件下进行检测，可以获得准确的检测数据。
虽然我国在超声导波检测领域应用方面起步较晚，但是在石油化工管道检测领域研究比较深入，已经取得了显著成绩。我国科研人员在对于超声导波检测技术进行研究时，主要是以弹性波理论为依据进行分析，并在研究过程中进入了计算机技术，能够更加全面地掌握频散曲线，进而明确超声导波检测技术在检测裂纹的透射规律。并根据超声波的发射时间，以及超声波的强度，明确裂纹所在的正确位置以及裂纹的大小;在对超声导波检测技术的进行实验的过程中，主要是通过传感器对其在油田管道中的检测进行分析，在分析过程中，对其他信号进行抑制，并检测出频散现象，这样就能清楚地掌握超声波检测技术在检测过程中的灵敏度。
对超声导波检测技术的应用进行分析，通过在检测设备中增加相关原理，能够增加检测效率，并且能够在较短的时间内接收到脉冲波。通过超声导波检测设备，能够利用计算机对发射器的波形进行控制，并在检测过程中产生一定的激励信号，利用超声导波的放大器，将功率进行放大，使检测中的电压数值能够与传感器所需要的数值相符。此外，传感器的另一个作用就是能够在检测中接收到超声导波信号，并且通过二极管电路对其进行隔离，使超声波检测技术感知到回波信号，利用示波器对其进行接收，并将其储存在计算机上。
在利用超声导波技术对该焊接结构进行检测的过程中，检测人员在直接利用其建立的超声导波成像检测系统下，可以直接获得相应的检测成像结果。值得注意的是，由于成像检测需实现的检测距离相对较大，因此需要检测人员结合实际情况，根据现有的超声导波成像检测换能器数量。将超声导波成像检测距离范围设定在1.5m到3.5m之间，成像宽度设定为450mm。根据获得的相关检测图像可知，当检测距离分别为1.6m和1.7m时，可以清晰显示出焊缝2及其对应的搭接接头。当检测距离分别为2.1m与2.3m时，则在超声导波成像检测图中可以直观看到该焊接构件中的焊缝4与焊缝3，另外图像中也显示出，当检测距离为2.7m与3.1m时，也显示出较为微弱的焊缝图像。
5、结束语
近些年来，我国石油化工行业发展迅猛，特种设备为其做出了突出贡献，对特种设备进行质量检测，能够决定设备的使用质量与产业的发展。在对特种设备进行检测的过程中，通过引入超声成像系统，能够对压力管道以及石油储罐等设备在运行中造成的损伤进行有效检测，低了人为工作量，并且对于提升准确性以及工作效率，都有积极的促进作用。因此，本文的研究也就显得十分的有意义。
参考文献
[1]李振杰.超声导波技术在特种设备检测中的应用研究[J].科技风，2019（23）：2+4.
[2]才振宇.试论超声导波技术在特种设备检测中的应用[J].科技视界，2018（24）：34-35.
浙江省特种设备科学研究院 浙江 杭州 310000