压力管道超声导波检测技术

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第1 9卷

第 4期

中国锅炉压力容器安全

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管道超声导波检测技术 鹏周国庆 徐 卫陈雁康

力容器安全检测中心所江苏 2 0 2 1 0) 0

李衍 华光锅炉厂江苏 2 4 2 ) 1 0 8 1压力管道检测的特殊性 压力管道检测与一般锅炉压力容器检测不同， 具有特殊性。其检测难点在于：

2导波的基本原理与研究进展 当传输超声波介质的断面尺寸小于波长数倍

时。纵波和横波不能独立存在，此时会产生一种与 介质断面尺寸有关的特殊波动，称为导波 ( ud d G ie

1 1管道检测作业距离长，位置变化大。检测 一

条管道可能要辗转数 k乃至更远，位置可能从 m

Wa e。在板中传输的导波又称板波，板波中最主 v)要的波型是兰姆波。 导波具有频散性质，其传播速度因频率而异， 该速度称为相速度。而声脉冲是 1组不同频率正弦波的集合，因此确定其相速度是困难的，一般采用群速度来描述脉冲传播速度。群速度是质点合成振动最大振幅的传播速度，可通过试验测定。 管道中传输的导波有 3种类型，其中 2种是

室内到室外，从厂内到厂外，从地面到高空，从 地上到地下，给检测带来很大难度；

2 )管道沿线障碍物多，屏蔽多，很多地方无法接触和接近。例如架在高空的管道，被保温材 料包覆的管道，深埋于地下的管道，以及穿越道

路，堤坝的管道等等，障碍和屏蔽使管道检测成 本高、甚至无法实施检测； 3 1宏观目视检查受到限制。对在用设备来说， 宏观目视检查是十分重要的。锅炉压力容器外部和内部的宏观目视检查比较容易进行，而压力管道的宏观目视检查则较困难。绝大部分压力管道是无法进入其内部的，而外部又往往被遮蔽，这

关于管道轴对称的 (图 1,即纵波 (ogtdn1见 ) L ni ia) u 和扭曲波 ( os n 1,还有一种是非轴对称的挠曲 T ri a) o波 f n a i mme i e igw v )其中前 2种是 No— xs

y t ef xn a e。 r l 发射脉冲的主要波型。后一种则是识别缺陷的重要

特征反射信号。

就难以掌握管道全面情况，获得更多的信息。 由于上述特殊性和难点。传统检测方法用于 压力管道检测显得不能尽如人意。受成本和效率制约，用射线，超声波，磁粉，渗透等方法检测在用压力管道只能采用抽查的方法，即选择管道长度的 5%一1%进行检测，这就有可能造成缺陷漏 0

检。尤其对于管系结构较复杂的，使用年限较长的，介质腐蚀性强的，危害性大的管道，抽查所获取的信息是远远不够的。因受现场条件限制， 传统无损检测方法束手无策，在用压力管道检测 工作无法进行的情况也经常发生。 ()纵波 ( ) a L ( b )扭曲波 (

图 1用于管道导波检测的 2种波型

图 2为钢管中的纵波 ( ) L,扭曲波 (,以及 散射挠曲波 (的曲线。在 1 0 H 0 k z频率下有大约 5 0个散射波型，在管道超声导波检测中，实际上只有其中-到两个可以利用。的一

压力管道需要适合其特点的检测方法，而超 声导波正是这样一种新的无损检测方法和技术。