超声检测在工业管道定期检验中的应用

 超声检测在工业管道定期检验中的应用

郝文彬

天津诚信达金属检测技术有限公司  天津市  300180

摘要：无损检测技术作为工业管道实际检测工作的常见技术，其重要组成部分超声波探伤技术得到广泛应用，而且该技术因低成本以及高精度等优势，在信息技术与时俱进的时代有着非常强的工业管道检测价值，未来将更具发展活力。本文论述了无损检测技术在工业管道检验中的应用。

关键词：超声检测；工业管道；定期检验

1超声检测的特点

1.1面积型缺陷检测率较高

反射超声波缺陷面积越大，回波越高，越容易检出，焊缝中的坡面未熔合、裂纹、横向条形缺陷易检出；而体积型缺陷检测率则较低，未焊透、纵向条形缺陷易漏检。在定检规则中要求的焊缝超标缺陷检测项目中，超声检测不能全面的覆盖，导致部分超标缺陷无法检测出，影响检验质量，导致后期安全评定无法进行。因此遇到有缺陷的焊接接头，需要附加射线检测方法进行检测。

1.2适宜检验厚度较厚的工件

超声检测一般适用于壁厚6mm及以上的承压设备检验，壁厚6mm以下的管道由于管道曲率较高，须配备专用试块，操作难度大且缺陷识别困难等因素，导致超声检测方法可靠性低。超声波对钢有足够的穿透力，对厚度大的工件检测，表面回波与缺陷波容易区分。如果厚度不足，上下表面形状回波容易和缺陷回波混淆。这对于工业管道的小径管（公称直径≤100mm）基本不适应，往往不能保证检测的有效性，因此壁厚小于6mm，公称直径≤100mm的管道不适用超声检测，推荐采用射线检测。

1.3适用于各种材料

包括对接焊缝、角焊缝、T形焊缝、板材、管材、锻件、复合材料等。超声检测使用范围广，对管道同样适用，针对不同规格的管道需要配备相应的试块，保证检测埋藏缺陷的有效性和精确性。

1.4检验成本低、速度快，检测仪器体积小、重量轻，现场使用方便

检验成本低、速度快，这两点正好可以解决受检单位的诉求，降低受检单位的承受能力。尤其是拥有工业管道数量众多，米数长的企业来说，检验费用会大幅降低，同时缩短了定期检验所用时间，相比于射线检测，现场使用方便是一个突出优势。例如：如果采用射线检测LNG工业管道，在检验前期，受检单位需要将管道停止运行，并将LNG液排空，氮气置换干净，检验中期，管道射线检测涉及装片、贴片、调整焦距、拍摄角度等各个工序。检验后期，还需将射线底片洗片，晾干才能评定，所以射线检测在工业管道定期检验中所需时间很长，程序也较复杂。

2工业管道安装过程中的无损检测技术

2.1原材料的无损检测

工业金属管道包含无缝管和有缝管，无缝管通常采用穿孔法和高速挤压法加工制作口径较大的无缝管，也可以用原料经过锻造和轧制等方式制作形成，无缝管在使用和存放过程中会出现裂缝、折叠、夹层、夹杂和内壁拉裂等问题，这些问题通常与管轴线平行，由锻压方法制作而成的大口径管的问题和锻造相似，包括裂纹、白点、砂眼、非金属夹杂等问题。有缝管是将原料依照模型呈现管道形状，再通过焊接形成大口径的有缝管通常采取焊接方式，大多通过电阻焊或埋弧自动焊的方式，焊接的有缝管存在的问题通常包括裂纹、未焊透、未融合气孔和夹渣等问题。

2.2涡流检测

在进行涡流检测工作中，需要通过对比试样的方式对涡流仪的检测灵敏度开展调试，保障测试效果具有较高的精准度和验收结果一致，对比试样需要和被减的对象临近，或者具有同样的电磁性能、表面状态、热处理状态、标记和规格，通常多数标准规定刻槽和通孔是对比式样里存在的一些常见的人为造成的缺陷。

2.3管材的超声检测

小口径管材大部分是无缝管，对于平行轴的纵向问题可以采用横波进行周向扫查检测，对于垂直于轴线的管内横向缺陷，可以采用行波进行轴向扫查检测。在检测时需要了解到管材与探头相对运动的轨迹和声束覆盖的区域，保障管材能够被全面的扫查，从两个相反方向各扫查一次，能够有效地避免由于缺陷取向等问题，造成声波反射呈现定向性，从而出现漏检的问题。小口径超声检测技术一般有接触法和水浸法两种。接触法较为多用于手工检测，能够增加耦合性能，避免波束扩散，同时将有机玻璃斜楔磨成与管外径曲率相似的形态，同时采用接触式聚焦探头，从而提高检测的精准度。

3超声波无损检测的应用

3.1选择超声波探头

探头频率和晶片尺寸直接影响到缺陷检出率，探头频率大小关系到缺陷检出率，超声波声速和频率及波长关系式为：C=γ×f。如果检测材料和内部超声波声速相同，频率f提高之后，波长会因此减少，通过利超声波检测技术，可以发现最小的缺陷，为γ/2，为检测出最小缺陷，需要尽量提高超声波的频率。选择探头晶片尺寸过程中，工作人员要结合实际工作情况，深入分析规定内容，针对圆形晶片，要根据要求控制晶片的直径。针对方形晶片，需根据规定控制晶片的边长，晶片实际直径在超声波检测过程中发挥着重要作用。例如晶片尺寸较大，那么将会具有较小的半扩散角，进场区和景片尺寸的关系式如下：N=FS/πλ。减小景片尺寸，那么近场区长度也比较小，可以保障检测效果。压力管道焊接接头包括Ⅰ型焊接接头和Ⅱ型焊接接头，Ⅰ型焊接接头的工件厚度处于6—150mm范围内，同时外径在159mm以上，其他是Ⅱ型焊接接头。针对Ⅱ型焊接接头，工作人员可根据各方情况选用线聚焦探头，同时需要根据规定控制探头的工作频率，如果管壁厚度超过了15mm，需要控制探头频率在2.5—5MHz范围内。加工探头楔块符合接管外径的形状。选择探头K值，需要根据要求选择。在超声波检测阶段，针对Ⅱ型焊接接头，在K值选择阶段通常是利用大K值，这类探头具有较短的探头前沿。在检测管道环向焊接接头的过程中，因为焊接接头根部很容易发生各类问题，因此工作人员需要利用大K值，选用短前沿探头，注重检测接头根部，通过一次波可以及时发现细小的问题。

3.2选择耦合剂

在超声波检测过程中，工作人员需要重视耦合剂的选用，通过选用合适的耦合剂，可以在不同界面高效的渗透声强，如果在实际工作中存在空气薄层，那么超声波在空气界面会向探头楔块反射超声波，无法获取工件的超声波信息。耦合既有利于传输信号，同时可以发挥出润滑的作用。归纳耦合剂的作用为以下三点：①提高稳定传输路径，在探头楔块和工件之间高效的传输超声信号。②耦合剂居于良好的声阻抗性能，这样在实际工作中即可减少声能损失量，向工件上传达更多的声能，提高检测工作的便利性。③耦合剂还具有润滑作用，这样可以保护工件和探头，避免因为摩擦而发生损坏。在管道检测中利用超声波检测技术，需要合理选择耦合剂，考虑压力和介质的影响，在管道检测中选用的耦合剂不能腐蚀工件，同时要具备无毒无害性，完成检测工作之后，需要及时开展清理工作。在实际工作中，经常利用的耦合剂包括化学浆糊和甘油以及机油等，比较声压往复透射率，化学浆糊最高，机油最小。因为压力管道环向Ⅱ型焊接接头的检测面是曲面，同时曲率半径比较小，在利用超声波检测的过程中，需要合理选择加工探头楔块的形状，保障楔块形状吻合于检测面的形状，但是在探头楔块和检测面之间仍旧会产生空气间隙，需要利用耦合剂填充检测面和探头之间的间隙，因此提高整体检测质量。在Ⅱ型焊接接头监测中利用超声波检测技术，需要分析不同耦合剂的适用性：甘油具有声阻抗特性，具有最佳的耦合效果，但是在实际应用阶段利用水稀释甘油，同时会腐蚀工件，如果选用甘油，需要同时开展检测和清洗工作，同时整体价格也更高一些。机油应用非常便利，可以对于工件表面起到湿润作用，再加上机油价格相对较低，因此在实际工作中广泛利用机油作为耦合剂。

4结论

工业管道在很大程度上推动着我国工业化进程的不断进步，可以说对工业管道的质量进行无损检测是十分重要的。因此想要控制好无损射线检测工业管道的质量，就要把好每一关，无论是检测人员还是检测部门，都应当持有合格的超声波证明；无论是材料的质量，还是焊接接头，都应当找到问题就立刻解决，只有这样工业管道的质量才能得到保障。

参考文献：

[1]侯坤.长距离输气管道系统事故诊断技术[J].石化技术.2017（06）.

[2]董博.石油化工装置无损检测方法新进展研究[J].化工管理.2017（07）.