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什么是管道超聲導波檢測技術

來源:《管道保護》2023年第3期 作者:閆朔 時間:2023-6-29 閱讀:

超聲導波是機械波在空間有限的介質內多次往復反射并進一步產生復雜的疊加干涉以及幾何彌散形成的。其用于長輸管道檢測中,常常將傳感器沿外壁均勻布置一周,用陣列形式激勵出一束超聲能量脈沖,并通過不同的加載方式激勵出不同的導波模態。超聲能量脈沖充斥著管道整個圓周方向和整個管壁厚度并向遠處傳播,遇到缺陷時會在缺陷處返回一定比例的反射波,探頭陣列接收反射波信號并進行波形轉換,進而識別和判斷缺陷位置和大小。導波檢測原理如圖所示。


超聲導波檢測原理示意圖

在現場應用中,受管道中導波的多模態特性和模態轉換、導波與管道狀態及管道中的不同缺陷或損傷相互作用等影響,回波往往呈現出不同的特征,這大大增加了導波信號的分析難度。目前,常用的超聲導波激勵和接收方式有壓電式、電磁式和脈沖激光式3種。管道檢測中沿管道軸向傳播的超聲導波模態主要有縱向模態、扭轉模態和彎曲模態,目前使用較多的是扭轉模態。導波的頻散現象和多模態特性使得導波能以多種波結構和加載方式實現長距離、大范圍的管道缺陷檢測。

利用電磁式導波檢測設備,調節探頭頻率和設備的發射功率,通過對多種規格、多類缺陷的無縫鋼管進行實驗,收集波形并分析發現,發射頻率越高,缺陷波峰越尖銳,分辨率越高,但隨著頻率的繼續增大,傳播能量衰減增大,信號波幅反而減弱。此外,信號波幅與設備的發射功率大小成正相關,但是設備發射功率增大的同時,信噪比反而降低,不利于特征信號與雜波信號的識別和判斷。

超聲導波檢測技術能夠進行缺陷快速篩查,并對缺陷嚴重程度進行初步分級。但是多重缺陷會造成超聲導波產生疊加效應,且對于存在多種形貌特征的管段,極易出現波形轉換與能量損失。目前超聲導波檢測技術還無法精確定量缺陷的尺寸,因此在使用超聲導波檢測管道時,主要作為識別懷疑區的快速檢測手段,如需準確定位和定量缺陷,還需要借助于其他無損檢測手段進行精確的檢測與分析判斷。

與傳統的管道超聲檢測技術需逐點檢測、需拆除管道外部包裹物和打磨出金屬光澤、需開挖埋地管道等相比,超聲導波檢測技術只需局部剝離管道包覆層,即可實現埋地管線不開挖、長距離檢測,有效提高檢測效率、降低檢測成本。


作者簡介:閆朔,1993年生,碩士研究生,國家管網集團(徐州)管道檢驗檢測有限公司工程師,從事管道無損探傷研究工作。聯系方式:18552922729,15151988590@163.com。


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