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超声导波检测技术在压力管道检测中的应用研究赵彬彬

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第12期作者：赵彬彬

[导读] 摘要：随着我国工业的发展和科技力量增强，长距离输油输气管道的敷设已逐步成为现实。

        核工业工程研究设计有限公司北京顺义 101300
        摘要：随着我国工业的发展和科技力量增强，长距离输油输气管道的敷设已逐步成为现实。压力管道在油气输送中扮演着重要的角色，其质量和安全直接关系到管道运输沿线地区人民生命和财产的安全。无损检测技术已成为压力管道检测的主要方法，其中，超声导波检测技术更是成为压力管道检测的“新宠”。该文将结合超声导波检测技术在压力管道检测中的应用现状，进一步探究其应用前景和发展趋势。
        关键词：无损检测；压力管道；超声导波检测技术
        1.超声导波检测工作原理
        超声导波检测是利用探头发射低频扭曲波或纵波的方式，通过管道的内壁反射波与外壁的反射波之间的时间差值来判断管道壁厚以及腐蚀等情况的一项新兴技术。超声导波检测设备探头作为超声导波信号的发射源，能够产生包裹管道的整个圆周以及壁厚的导波信号，这些信号将沿着管道向前传播，当其遇到管道缺陷时，会在缺陷处返回一定比例的反射波，我们可以通过探头传感器将内外壁产生反射波收集起来，并记录回波之间的时间差值。进一步分析出管道内外壁的缺陷特征。
        2.压力管道检测使用超声导波检测技术的必要性
        随着我国经济持续、快速、稳定的发展，石油、天然气及化工产品的需求量呈现逐年增加的趋势。各类压力管道在运行过程中具有工况复杂性及运输环境多样性等特点，例如：受输送介质的冲刷、周边环境因素以及安装不合理等因素的影响，管道内外腐蚀、碰撞摩擦造成的介质泄漏事故频繁发生。除此之外，压力管道具有一次建设、长时间使用的特性，因投资巨大，各个工艺流程紧密衔接，需要专职设备管理员精心维护，确保设备稳定、安全运行。尤其是长距离输送管道牵连甚广，它是作为一个系统而存在，一旦出现泄露或者腐蚀穿孔问题，极易出现“牵一发而动全身”的情况。压力管道在长时间的运行过程中，受输送介质的腐蚀和冲刷，导致管道材料腐蚀脱落，冲刷减薄，造成管壁穿孔、介质泄漏的安全事故。因此，加强压力管道检测，及时发现问题并在第一时间解决问题，将管道泄漏产生的影响降到最底，是对于压力管道检测和运维的基本要求。传统的无损检测技术主要针对焊缝缺陷检测效果较好，对于检验人员难以到达的直管段、穿跨越段或者埋地直管段管道本体，却不能有效地检验，相较于需要大规模辅助工作（开挖、搭设脚手架等）的检验，难以满足其检修需求。因此，操作更为方便且工作效率高的低频导波检测技术在压力管道检测中的应用越来越受到业主的青睐。
        3.超声导波检测技术在压力管道中的应用模式分析
        超声导波检测技术在压力管道无损检测中有着全方位覆盖检测的优势，能够对管道整体无遗漏地实现高效检测，其较为敏感的感应能力更是能够检测到管道横截面的金属损失，为管道检修工作提供相应帮助和支持。具体模式有以下3个。
        3.1单一模式
        导波检测压力管道中的应用单一模式导波检测是当前在压力管道中应用最为广泛的一类无损检测技术，能够将检测过程中的复杂信号进行统一处理为单一模式的信号，方便相关统计和数据分析。单一模式导波检测在压力管道应用中具有稳定性，导波传播速度较快，能够较为灵敏地实现对管道内外表面的检测，同时还能够沿着运输流体方向进行自主压力管道检测。单一模式导波在压力管道传输过程中，一旦遇到管道裂纹、腐蚀、表面凹坑等情况，就会产生相应的反射波。检验人员可以根据单一模式导波反射回来的回波信号特点定性分析管道的实际损伤情况，进而进行具有针对性的压力管道检验工作。单一模式导波检测技术在压力管道中的应用，能够有效地帮助压力管道检验人员实现管道检验工作，其全方位的覆盖性大大减少了“漏网之鱼”，提升了管道检验的质量及检验效率，保障压力管道的安全运行。
        3.2多模式导波检测
        在压力管道中的应用上文提到压力管道具有工况复杂性及运输环境多样性等特点，在压力管道检验过程中也同样有着多种多样的问题。为了进一步提升超声导波检测效率，多模式导波检测方法被应用于压力管道的检验过程中。

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一种模式的导波通常是针对一种类型的管道缺陷进行，相应的多种模式的导波可以同时检测多种类型的缺陷。在这一过程中对检验人员提出了更高的要求，要求其能够熟练地掌握不同模式导波的回波特点，并能够根据这些特点准确分析管道中存在的问题，到底是焊接问题、支吊架、补口还是横截面的金属缺失，切实保障压力管理的运行安全。
        3.3模态声发射技术
        在压力管道中的应用模态声发射技术是发展时间和应用时间最短的一类新型超声导波检测技术，但是发展速度很快，在压力管道检验过程中占有一席之地。模态声发射技术通过快速释放能量对管道内的运输流体进行检测，能够在管道中形成动态检测，实时监控管道的运行情况，具有很好的应用性和实用性。
        4.超声导波检测技术的应用方向及发展趋势
        压力管道在敷设过程中部分管段需要跨越河流、水库、铁路、国道等，敷设环境恶劣，地质条件复杂，施工、检验维修困难。常规的检验方法需要埋地段大面积的土方开挖，架空段保温拆除，以达到对管道本体的局部检测，并不能全方位地对整条穿跨越段进行检测。另外，土方的开挖及保温拆除，极大地增加了管道检测成本和时间。超声导波检测技术只需要在管道附近架设相应的监测点，就可以轻松实现对整条管道情况的检测，相对来说降低了检测成本，提高了检测效率和检验质量。超声导波检测技术能够利用声波和回波，穿透管道厚度的原理，实现压力管道的检测。超声导波检测技术在我国还处于起步阶段，并没有得到普遍意义上的应用和推广，在未来推进超声导波检测技术发展过程中，还需要从下列几点入手。
        4.1加强实验室资源转化效率，提升超声导波检测技术的实用效率
        实验室资源转化效率是一项技术是否具有实用价值的重要衡量标准，因此，超声导波检测技术需要加强实践研究和试验，增强其在压力管道检测中的实用性。在这一过程中，需要压力管道相关企业给予实验室相应的数据支持和场地支持，稳步推进超声导波检测技术在压力管道中的应用。
        4.2增强资金设施支持，推进信号分析技术研究和发展
        一项新技术的诞生和发展需要前期的大量投入，因此，政府相关部门以及科研院校应该增强超声导波检测技术的资金以及软硬件设施支持，加强国外学习等，不断提升超声导波检测技术的准确性。加强对信号分析技术的研究和发展，因为在未来压力管道无损检测过程中还将面临越来越多的情况，出现越来越多的未知问题，利用好声波信号分析技术，能够起到事半功倍的效果。加强信号分析技术的研究和发展是推进超声导波检测技术在压力管道中应用的关键。
        4.3重视超声导波检测技术人才培养
        超声导波检测技术属于高新检测技术，需要重视人才的培养。这需要相关检测机构加强与科研院校的合作和人才对接工作，能够对接技术发展需求和人才培养方向，为我国压力管道超声导波检测技术的发展培养点对点的专业人才。
        结束语
        综上所述，输气场站内管道敷设环境复杂，利用超声导波技术能够方便快捷地实现管道局部缺陷定位，但也存在一定的局限性。在实际应用过程中，我们应利用超声导波工作原理对管道测试和评价方法进行不断优化，结合其他检测手段，完善对管道安全检测指标的完整性测试体系。
        参考文献
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        [4]冯继忠.钢质集输管道检测评价技术研究与应用[D].西安石油大学,2012