油气管道母材的超声导波检测技术研究

图 ２ 现场试验管道
试验 设 备 ： 器 采 用 以 色 列 Ｉｏ ｉ２ ０ 仪 ｓ ｎｃ ０ １超 声 检
收稿 日期 ：Ｏ Ｏ １ ８ ２ １ —Ｏ —２ 作者简介 ： 陶力 ，９ ５年毕业于四 川大学物理 系计量检测专业 ， １９ 现工作 于中石 油西南油 气田分公 司安全环 保与技术 监督
由于 石 油 、 然 气 的 易 燃 、 爆 和 有 毒 性 等 特 天 易 点 ， 旦压 力管 道 发生 事故 ， 易 引起火 灾 、 一 极 爆炸 、 中 毒和环境污染等恶性后果 。特别在人 口密度大的地 区 ， 类 事故 往往 会 造 成 严 重 的人 员 伤 亡 及重 大 的 此 经 济 损失 ， 的甚 至会 产 生恶 劣 的社会 及政 治影 响 。 有 为保 证 压 力 管 道 能长 期 稳 定 地 工 作 ， 国对 压 我 力 管 道 的定 期 检 验做 了严 格 的规 定 ， 规 的检 测 手 常 段 是 以 壁厚 测 定 与 常规 无 损 检 测方 法 相 结 合 ， 过 通 检 测 结果 的综 合 计 算 ， 被检 测 压 力 管 道 和进 行 安 对 全 等级 的评 定 。 由于 现场 条件 的限制 ， 但 常规 手段 只 能 采用 局部 检 测 ， 融合 检测 人员 经验 ， 以点代 面地 进 行 评 价 ， 种 测评 方 式 ， 仅 使 现 场检 测 时 间长 ， 这 不 缺 陷定性 困难 ， 给检 测工 作 带来 了很 大 的风 险 。 也 超 声导 波检 测 为上 述 问题提 供 了一 个非 常好 的 解 决方 法 ， 导波 可 以沿管 道 和母 材传 播若 干米 ， 射 反 的 回波便 可 显 示管 道 母 材 的腐 蚀 或其 它 特 征 ， 现 实 在 一个 测试 点对 一段 距 离 的管道 进 行１ ０ 的检 测 。 ０ 特 别 地 ， 使 用 特制 安 装 在 压 力 管道 的传 感 器 若 环 进行 检 测 ， 作 人 员利 用 超 声 导 波 检测 系统 就 可 操 完 成单 项 测 试 ， 且 能够 对 传 感 器 环 两侧 数 米 内的 而 管道 母材 进 行有 效 的检 测 。 １ 超声 导波 原理 导波 是 由于 声波 在 介质 中 的不连 续 交界 面 间产 生多 次 往 复反 射 ， 进 一 步 产 生复 杂 的干 涉 和几 何 并 弥散 而形 成 的Ｌ 。 １ Ｊ 超 声 波 在 管 道 等 有 界 介质 中传 播 时 ， 介质 结 受 构尺寸 的影 响 ， 得超 声 波速 度依 赖于 波 的频率 ， 使 从 而导 波 的相 速 度 随 着 频 率 的不 同而 改 变 ， 就是 超 这 声 导波 的频散 现象 Ｌ 。 ２ ］ 根 据 Ｓｌ ｉ ｋ和Ｂ ｉｔ ｎ的理论 ， ａｎｏ 圆柱体 中的导波 分 为 三 种模 态 ： 轴 对称 纵 向模 态Ｌ（ ， ，其 中ｍ一 ① ０ｍ）（
研 究 院 ， 后 从 事 管道 检 测 、 先 管道 评 价 、 科研 管 理 等 方 面 的 工作 。
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（ 径 、 厚 等 ） 导 波 能 检 测 到 比波 长 小 很 多 的 缺 直 板 ，
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图 １ 导 波 扫 查 示 意 图
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２ 超 声导 波 在油 气管 道 检测 中 的应 用实 例 试 验 对 象 ： 径 为 ２９ 直 １ ｍｍ 的在 役 （ 面 温 度 ＞ 表 ４ ￣ 埋地 集气 管道 某 段 ， 图所示 。 ０Ｃ） 如
２１ 年第 ６ ００ 期
内蒙 古 石 油 ￣ ｒ Ｌ． －
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油 气 管 道 母 材 的 超 声 导 波 检 测 技 术 研 究
陶 力 王 文 韬 ，
（． １ 西南油气 田分公司安全环保与技术监 督研 究院 ， 四川 成都 ６ ０ １ ； １ ２ ３ ２ 川庆 钻 探 工 程 有 限 公 司 质 量 安 全 环 保 监 督 检 测 研 究 院 ， 川 广 汉 ６８ ０ ） ． 四 １ ３ ０
摘 要： 管道母 材 质 量状 况 直接 影响 油 气管道 能 否安全 运 行 。本 文通 过 对 超 声 导 波 工作 原理 的分 析 ， 明通 过 导波 扫 查 可 显示 管道 母 材 的腐 蚀 或 其 它特 征 ， 现 在 一个 测试 点 对 一 段 距 离 的 管道 进 行 说 实 １ ０ 的 面积 及深 度 覆盖 性 检 测 ， 辅 以 其他设 备 对 疑似 缺 陷 范 围进 行 精 细 扫 查 ， 能 完成 管道 母 材 的 ０ 再 就
高效检 测 。通 过将 该 方法运 用到 油 气管道母 材 的 实际检 测 中 ， 实该 方 法是 行之 有效 的 。 证
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关 键词 ： 声导波 ； 气管道 ； 测 ； 材 超 油 检 母 中图分 类号 ： ９ ３ ６ ＴＥ ７ ． 文献 标识 码 ： Ａ
文章 编号 ： Ｏ ６ ７ ８ （ ０ ０ Ｏ 一 Ｏ ７ — ０ １Ｏ— ９ １ ２１ ） ６ Ｏ ９ ２ １ ２ ３ …） ， ，… ；② 轴 对 称扭 转 模 态 Ｔ（ ， ， 其 中 ｍ ｏ ｍ） （ 一１ ２ ３ …） ， ，… ；③ 非 轴对 称 弯 曲模 态 Ｆ（ ， ，ｎ， ｎ ｍ） （ ｍ一１２ ３ ， ，…… ） 各 模 态 中整数 ｍ 是 模数 ， 映该 模 。 反 态在 工 件径 向上 的振 动 形态 ； 数 ｎ是 周 向阶次 ， 整 反 映该 模 态绕工 件 螺旋 式 传播 形态 ［ ］ ３ 。 导 波 的检测 灵敏 度 不像 一般 的 横波 和纵 波 仅与 检测 波 的波长 有 关 ］而 与 被 检 测 物体 的尺 寸 有 关 ，