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本文從超聲波的基本原理入手，以導(dǎo)波傳播的形式進(jìn)行分類，介紹超聲導(dǎo)波在輸油管道投運(yùn)前對(duì)304不銹鋼小管無損害檢測(cè)的應(yīng)用。

輸油過程中，安全問題不容忽視，而輸油管道作為其中的必要硬件設(shè)施，其質(zhì)量自然關(guān)乎運(yùn)輸?shù)陌踩�性。為了避免質(zhì)量問題帶來的泄漏問題引起爆炸等火災(zāi)事故，需要在運(yùn)輸管道投運(yùn)前對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。確保輸油管焊接是否合格，以達(dá)到輸油標(biāo)準(zhǔn)。

傳統(tǒng)對(duì)304不銹鋼管的檢測(cè)有渦流檢測(cè)或者超聲橫波斜探頭檢測(cè)等方法，而其效率低而且在304不銹鋼管加工、裝配之后就不能進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，不能達(dá)到日常對(duì)輸油管道的常規(guī)檢測(cè)。為此，引進(jìn)超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)顯得十分必要。相對(duì)于其他技術(shù)而言，超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)在304不銹鋼小管的軸向檢測(cè)具有更高的靈敏度，特別是周向?qū)Р�模式下可以更快地獲得縱向具有的缺陷信號(hào)，使得檢測(cè)效率大大提高。

1超聲導(dǎo)波基本原理與特性

1.1超聲導(dǎo)波的產(chǎn)生及其基本原理

一般的，超聲檢測(cè)中都把被測(cè)物體看成理想化模型，即把其看作均勻的無限介質(zhì)，因此可以把體波分為等容體波和膨脹液兩種形式，它們是在沒有波形變化情況下進(jìn)行傳播的。在被測(cè)物體理想化前提下，超聲導(dǎo)波將與介質(zhì)的性質(zhì)不連續(xù)面發(fā)生一系列相互作用產(chǎn)生不同反應(yīng)，其中包括彌散特性。超聲導(dǎo)波檢測(cè)就是利用傳播介質(zhì)某些尺寸差異引起的幾何彌散效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)。

在界面尺寸影響下超聲導(dǎo)波傳播速度將依賴其頻率，相互作用下就產(chǎn)生了幾何彌散。由于管道中存在不連續(xù)界面，引起多次反射產(chǎn)生干涉，所以接收到的信號(hào)較難識(shí)別，因此，不同的超聲導(dǎo)波技術(shù)運(yùn)用有特定的范圍，本文介紹的超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)適用于輸油管道的投運(yùn)前對(duì)304不銹鋼小管的無損檢測(cè)工作。

檢測(cè)中，當(dāng)超聲導(dǎo)波入射到理想化的管道上，與一般超聲波一樣，當(dāng)其碰到不連續(xù)的異質(zhì)界面將會(huì)反射一部分能量，這樣就可以通過反射的信號(hào)進(jìn)行分析，對(duì)304不銹鋼小管進(jìn)行無損檢測(cè)。

1.2超聲導(dǎo)波的特性

304不銹鋼小管檢測(cè)中，利用的超聲導(dǎo)波主要有兩種，即沿管軸的縱向?qū)Рê铜h(huán)向沿管的周向?qū)Р�。主要是因�(yàn)檎駝?dòng)方向差異，縱波沿管軸的特性決定其較易受影響，反射信號(hào)較周向?qū)Рú�。所以檢測(cè)中較多采用得到反射信號(hào)較清晰、檢測(cè)距離長(zhǎng)的周向?qū)Р�，提高�?duì)管道缺陷無損害的靈敏度。

超聲導(dǎo)波的脈沖有多種諧波成分，其頻率各不相同，相速度也自然不同，各組分在各自波作用振動(dòng)下合成，可看成質(zhì)點(diǎn)都在最大振幅處以平均的群速度向前傳播，伴隨著能量也以群速度向前傳播，頻率改變，相速度也發(fā)生變化，就產(chǎn)生了所謂的頻散現(xiàn)象。根據(jù)理想情況下的運(yùn)動(dòng)方程，結(jié)合304不銹鋼管壁寬的條件，推導(dǎo)超聲導(dǎo)波的頻散方程的一般方程。

假設(shè)304不銹鋼管內(nèi)徑為a，外徑為b，對(duì)在304不銹鋼管狀圓柱體空心模型進(jìn)行超聲導(dǎo)波的周向?qū)Рㄍ茖?dǎo)，我們?cè)O(shè)其三維位移分別為（）（）,,,,0 f f z u u r u u r u q q q q===，利用彈性力學(xué)理論進(jìn)行分析，可得到超聲導(dǎo)波的頻散一般方程（）|,|0,nm D k w=（n、m=1，……，4；n、m可以相等）（1）

式中，D為4階矩陣，是頻率w，波數(shù)k的函數(shù)，代入求解（1）式，可求得超聲周向?qū)Рǖ念l散數(shù)據(jù)，描出曲線。

其中，超聲導(dǎo)波的相速度不僅與探頭的頻率有關(guān)，而且還與304不銹鋼管的材質(zhì)特性有著密切關(guān)系，就算同一類型的304不銹鋼管，如果假設(shè)中的a和b不同，描繪出的曲線也不盡相同。這就是超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)中一個(gè)重要的問題，不過實(shí)驗(yàn)中可以對(duì)探頭頻率進(jìn)行合理調(diào)試，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，就可能改變其特性，在科學(xué)選擇導(dǎo)波的形式下，可以通過先進(jìn)的信號(hào)處理識(shí)別工具解決實(shí)際檢測(cè)過程中探傷的問題。

2輸油管檢測(cè)過程

2.1前期準(zhǔn)備

檢測(cè)主要保證輸油管在焊接時(shí)是否保證無縫，而這類缺陷檢測(cè)類型需要設(shè)計(jì)類型試塊模擬304不銹鋼管缺陷，這種人工反射體得到的缺陷評(píng)價(jià)拿來作為實(shí)際丈量大小依據(jù)，劃分等級(jí)，便于調(diào)節(jié)探傷靈敏度。

2.2檢測(cè)

在進(jìn)行超聲導(dǎo)波檢測(cè)前，需要先除去管道外放置的探頭表面的氧化層，使管道與探頭圓弧倆表面更好地接觸及耦合，常用的耦合劑是具有較大黏度的機(jī)油。

對(duì)于小口徑管，超聲波導(dǎo)檢測(cè)避免了超聲水浸聚集方法不適合原位探傷的缺點(diǎn)導(dǎo)波在小徑管內(nèi)外壁的位移形態(tài)十分相似，對(duì)管上同等缺陷有著精確的檢測(cè)能力。輸油管在制作焊接過程中出現(xiàn)的裂縫、重皮等缺陷，在缺陷產(chǎn)生處都處于內(nèi)外表面，在超聲導(dǎo)波的掃描圖上很容易分辨。特別當(dāng)導(dǎo)波進(jìn)入裂痕等致命缺陷時(shí)，反射回來的信號(hào)更加強(qiáng)烈，描繪出的波形尖銳。

2.3檢測(cè)結(jié)果

超聲導(dǎo)波掃描圖變化十分明顯，可以很清楚判斷出曲線所在，圖1是某304不銹鋼管的掃描圖，在缺陷處有著較大的波動(dòng)。圖2是對(duì)某反射信號(hào)明顯的輸油管金相檢測(cè)圖，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)壁存在深度為0.21mm的缺陷。

3結(jié)束語

超聲波檢測(cè)方法屬于現(xiàn)今較為前沿的管道檢測(cè)技術(shù)，不同波形模式應(yīng)用于不同的情況。超聲導(dǎo)波適用于304不銹鋼小管的檢測(cè)工作，可提高檢測(cè)效率和檢測(cè)精度。與此同時(shí)，輸油安全及其重要，所以輸油管道投運(yùn)之前的無損害檢測(cè)工作是必要的。這就需要普及超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)在304不銹鋼小管中的應(yīng)用，并且不斷創(chuàng)新出更加實(shí)用的高新方法，讓超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)發(fā)揮應(yīng)有的作用。