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本文從超聲波的基本原理入手，以導波傳播的形式進行分類，介紹超聲導波在輸油管道投運前對304不銹鋼小管無損害檢測的應用。

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施，其質量自然關乎運輸的安全性。為了避免質量問題帶來的泄漏問題引起爆炸等火災事故，需要在運輸管道投運前對其進行檢測。確保輸油管焊接是否合格，以達到輸油標準。

傳統對304不銹鋼管的檢測有渦流檢測或者超聲橫波斜探頭檢測等方法，而其效率低而且在304不銹鋼管加工、裝配之后就不能進行準確檢測，不能達到日常對輸油管道的常規檢測。為此，引進超聲導波檢測技術顯得十分必要。相對于其他技術而言，超聲導波檢測技術在304不銹鋼小管的軸向檢測具有更高的靈敏度，特別是周向導波模式下可以更快地獲得縱向具有的缺陷信號，使得檢測效率大大提高。

1超聲導波基本原理與特性

1.1超聲導波的產生及其基本原理

一般的，超聲檢測中都把被測物體看成理想化模型，即把其看作均勻的無限介質，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行傳播的。在被測物體理想化前提下，超聲導波將與介質的性質不連續面發生一系列相互作用產生不同反應，其中包括彌散特性。超聲導波檢測就是利用傳播介質某些尺寸差異引起的幾何彌散效應進行檢測。

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

檢測中，當超聲導波入射到理想化的管道上，與一般超聲波一樣，當其碰到不連續的異質界面將會反射一部分能量，這樣就可以通過反射的信號進行分析，對304不銹鋼小管進行無損檢測。

1.2超聲導波的特性

304不銹鋼小管檢測中，利用的超聲導波主要有兩種，即沿管軸的縱向導波和環向沿管的周向導波。主要是因為振動方向差異，縱波沿管軸的特性決定其較易受影響，反射信號較周向導波差。所以檢測中較多采用得到反射信號較清晰、檢測距離長的周向導波，提高對管道缺陷無損害的靈敏度。

超聲導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下合成，可看成質點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，相速度也發生變化，就產生了所謂的頻散現象。根據理想情況下的運動方程，結合304不銹鋼管壁寬的條件，推導超聲導波的頻散方程的一般方程。

假設304不銹鋼管內徑為a，外徑為b，對在304不銹鋼管狀圓柱體空心模型進行超聲導波的周向導波推導，我們設其三維位移分別為（）（）,,,,0 f f z u u r u u r u q q q q===，利用彈性力學理論進行分析，可得到超聲導波的頻散一般方程（）|,|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k的函數，代入求解（1）式，可求得超聲周向導波的頻散數據，描出曲線。

其中，超聲導波的相速度不僅與探頭的頻率有關，而且還與304不銹鋼管的材質特性有著密切關系，就算同一類型的304不銹鋼管，如果假設中的a和b不同，描繪出的曲線也不盡相同。這就是超聲導波檢測技術中一個重要的問題，不過實驗中可以對探頭頻率進行合理調試，優化其結構，就可能改變其特性，在科學選擇導波的形式下，可以通過先進的信號處理識別工具解決實際檢測過程中探傷的問題。

2輸油管檢測過程

2.1前期準備

檢測主要保證輸油管在焊接時是否保證無縫，而這類缺陷檢測類型需要設計類型試塊模擬304不銹鋼管缺陷，這種人工反射體得到的缺陷評價拿來作為實際丈量大小依據，劃分等級，便于調節探傷靈敏度。

2.2檢測

在進行超聲導波檢測前，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油。

對于小口徑管，超聲波導檢測避免了超聲水浸聚集方法不適合原位探傷的缺點導波在小徑管內外壁的位移形態十分相似，對管上同等缺陷有著精確的檢測能力。輸油管在制作焊接過程中出現的裂縫、重皮等缺陷，在缺陷產生處都處于內外表面，在超聲導波的掃描圖上很容易分辨。特別當導波進入裂痕等致命缺陷時，反射回來的信號更加強烈，描繪出的波形尖銳。

2.3檢測結果

超聲導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。圖2是對某反射信號明顯的輸油管金相檢測圖，發現其內壁存在深度為0.21mm的缺陷。

3結束語

超聲波檢測方法屬于現今較為前沿的管道檢測技術，不同波形模式應用于不同的情況。超聲導波適用于304不銹鋼小管的檢測工作，可提高檢測效率和檢測精度。與此同時，輸油安全及其重要，所以輸油管道投運之前的無損害檢測工作是必要的。這就需要普及超聲導波檢測技術在304不銹鋼小管中的應用，并且不斷創新出更加實用的高新方法，讓超聲導波檢測技術發揮應有的作用。