螺旋管圈水冷壁鰭片焊縫上一旦有裂紋就會(huì)造成頻繁的停爐事故。所以必須有效地揪出這些危害性的裂紋，本文就給大家講講如何給這種螺旋管焊縫進(jìn)行超聲波檢測！

　　1.為什么選擇超聲波檢測？

　　螺旋管圈水冷壁采用在管子之間焊接扁鋼連接而成，在工程上，把用來連接水冷壁管子的扁鋼稱為鰭片，鰭片和水冷壁管子的焊接角焊縫稱為鰭片焊縫，如圖1所示。

　　螺旋管的超聲波檢測（給螺旋管焊縫做B超）

　　圖1 水冷管與鰭片焊接示意圖

　　這種鰭片焊縫頻繁產(chǎn)生裂紋造成停爐事故。但受到結(jié)構(gòu)限制采用表面檢測和射線檢測均存在較大問題，但采用超聲波檢測可以解決這一問題。不過常規(guī)的超聲波檢測，由于鰭片之間的間隙窄，無法進(jìn)行檢測，怎么辦呢？

　　2.那就特別設(shè)計(jì)一下唄！

　　超聲檢測系統(tǒng)主要包括探頭和檢測儀器兩部分。

　　2.1 探頭設(shè)計(jì)

　　螺旋管圈水冷壁鰭片焊縫檢測分探頭對側(cè)焊縫檢測和探頭側(cè)焊縫檢測兩種情況，超聲在介質(zhì)中的傳播途徑分別如圖2和圖3所示。H為焊縫下端與鰭片上端面垂直距離，α為楔塊與金屬界面超聲波入射角，β為折射角。近探頭側(cè)鰭片焊縫裂紋檢測可采用鰭片底邊二次反射橫波檢測。

　　圖2 探頭對側(cè)焊縫檢測示意圖

　　圖3 探頭側(cè)焊縫檢測示意圖

　　根據(jù)實(shí)際檢測要求，探頭尺寸不能太大，水冷管雙邊四條鰭片焊縫從扁鋼單面完成檢測，此外需要選用波長較短的橫波進(jìn)行探傷。

　　通過對多種材料加以比對后，選擇聚砜制作楔塊較為合適。

　　專用超聲探頭設(shè)計(jì)主要包括晶片設(shè)計(jì)、探頭楔塊設(shè)計(jì)、探頭背襯設(shè)計(jì)和探頭電匹配四部分。

　　為獲得較高檢測靈敏度，選擇矩形復(fù)合材料壓電晶片。為保證缺陷檢測靈敏度和缺陷定量分析，探頭聲場距離以三倍近場長度為佳。根據(jù)鋼中橫波波長及橫波近場長度，可以計(jì)算出壓電晶片面積。根據(jù)計(jì)算的壓電晶片長度，可以近似求得探頭前沿長度，按照實(shí)際生產(chǎn)需要，鰭片與水冷管焊接融合深度約為鰭片厚度的60%，計(jì)算得到的探頭前沿，確保在檢測過程中，有效避免鰭片與水冷管壁接觸區(qū)中間未熔合區(qū)域產(chǎn)生的超聲波反射信號進(jìn)入超聲波探頭。然后根據(jù)計(jì)算得到的晶片長度和壓電晶片面積，進(jìn)而計(jì)算得到晶片寬度。

　　探頭楔塊形狀設(shè)計(jì)既要保證探頭前沿值盡量短又要雜波少，為減少楔塊側(cè)面造成的反射雜波，在楔塊四周側(cè)面開深度約為0.5～1mm寬度0.2mm左右的豎槽，楔塊外形設(shè)計(jì)如圖4所示，其中α為入射角，γ為楔塊前端傾斜角。

　　圖4 楔塊外形示意圖

　　完成楔塊設(shè)計(jì)后，要得到理想的窄脈沖波以提升探頭檢測分辨靈敏度，需要對超聲探頭背襯吸聲層和電匹配設(shè)計(jì)。

　　為實(shí)現(xiàn)與壓電晶片聲阻抗的匹配，本設(shè)計(jì)對背襯復(fù)合材料的聲阻抗作了理論上的計(jì)算分析，尋找其聲阻抗與鎢粉體積濃度之間的關(guān)系。

　　為增加超聲換能器的帶寬，還有一個(gè)重要的手段就是電匹配問題。