齊向前

（天津誠信達金屬檢測技術有限公司，天津 300384）

針對小徑管腐蝕缺陷的檢測方法通常有漏磁法、遠場渦流檢測法、超聲檢測法等。漏磁檢測對傳感器與檢測表面的間隙非常敏感，間隙變化會引起較大的檢測誤差［1］。遠場渦流法克服了傳統(tǒng)渦流檢測方法僅適用于檢測近表面缺陷的缺點，在電力、化工等行業(yè)的管道在役腐蝕檢測中得到了廣泛應用，對均勻減薄、漸變減薄和偏磨減薄的檢測，都有較高的檢測靈敏度；但對于小體積缺陷，如腐蝕凹坑等，其檢測靈敏度的高低易受被測管道的材質、壁厚、磁導率、檢測頻率和探頭的速度等因素的影響，且檢測過程中的振動噪聲也易湮沒缺陷信號［2］。

近年來，在電力、石化行業(yè)中，超聲導波檢測技術在小徑管的制造缺陷、磨損、腐蝕、變形等方面的檢測應用越來越普遍，但其需按管子規(guī)格進行專門計算設計、定制專用導波探頭。目前，國內已有探頭制造商提供定制的導波探頭，筆者通過制作φ60mm×6mm 規(guī)格的小徑管對比試樣，確定了國產導波探頭對缺陷檢出的有效性，并將其應用于工程現場，對導波檢測技術的推廣及現場應用指導，具有積極的意義。

1 試樣制作

選用規(guī)格為φ60mm×6mm 的20G 鋼管制作對比試樣，參照GB／T 5777—2008《無縫鋼管超聲波探傷檢驗方法》制作，分別在鋼管軸向及周向機加工出矩形槽，如圖1所示。分別加工4根對比試樣，各內壁上加工4個周向槽：1＃，2＃，3＃，4＃槽，其槽深× 槽寬分別為1.5mm×0.5mm，1mm×0.5mm，0.4mm×0.3mm，0.3 mm×0.3mm；鋼管外壁縱向槽尺寸示意如圖2，其1＃，2＃，3＃，4＃，5?？v向槽 的寬度 分別為0.5，0.5，0.3，0.3，0.3mm，各槽間距30mm。

圖1 鋼管內壁周向槽尺寸示意

圖2 鋼管外壁縱向槽尺寸示意

2 試驗設備與試驗結果

2.1 試驗設備

采用ISONIC 2005儀器的導波檢測功能進行檢測，從國內某廠家定制相應的導波探頭。探頭的參數見表1，探頭底面修磨至與管材的曲率相匹配，分別對圖1和圖2所示試樣進行縱向導波和周向導波檢測。

表1 試驗用導波探頭參數

2.2 縱向導波檢測

圖3為縱向導波檢測內壁周向槽時，檢測波高達滿屏幕的不同高度與檢測距離的關系。如果以達到20%滿屏幕（20%FSH）的波高作為靈敏度極限，可見，隨著導波檢測距離增加，波的反射能量降低。1＃，2＃，3＃，4＃周向槽檢測波高達滿屏20%時的實際檢測距離分別為250，206，70，45mm。深度大于1 mm 的內壁周向槽，深度越深，檢測距離越遠；槽深小于1mm 時，檢測距離急劇下降，3＃，4＃槽反射波高僅能達到滿屏高的20%。

圖3 縱向導波檢測周向槽時反射波高與檢測距離的關系

2.3 周向導波檢測

圖4為超聲周向導波對縱向槽的檢測結果，同樣，對同一槽的檢測，隨著導波傳播距離增加，波的反射能量降低，隨著槽深的降低，其最大檢測距離整體降低。

1＃，2＃，3＃，4＃，5?？v向槽的反射波高降低到20%滿屏幕（20%FSH）時，其檢測距離分別為140，134，115，100，85mm，可見槽深對導波的傳播距離影響較大。

圖4 周向導波檢測縱向槽時反射波高與檢測距離的關系

由圖4可見，對于深度超過0.4mm 的縱向槽，波高為20%FSH 時的導波檢測距離超過100mm，可以對φ60mm×6mm 管材進行半圈檢測。DL／T 438—2009《火力發(fā)電廠金屬技術監(jiān)督規(guī)程》規(guī)定，工廠化配管前鋼管表面的裂紋、機械劃痕、擦傷和凹陷及深度大于1.6mm 的缺陷應完全清除，對于鋼管內外表面不允許有大于以下尺寸的直道缺陷：熱軋（擠）管，大于壁厚的5%，且最大深度大于0.4mm。依據上述標準規(guī)定，從試驗結果可以看出，若利用周向導波探頭對φ60mm×6mm 管材的縱向劃痕、擦傷等缺陷進行檢測，能夠檢出深度大于0.4mm的缺陷，滿足標準要求，但檢測前需要制定檢測工藝，以保證導波能覆蓋到整個管壁。

2.4 試驗結果分析

隨著導波探頭與缺陷間距離的增加，缺陷的回波幅度降低，缺陷回波的包絡線不斷拉長，信噪比變差，如圖5所示。這種現象主要由導波的頻散引起：導波的聲速分為相速度和群速度，相速度是振動相位傳播的速度，是對單一頻率連續(xù)諧振波定義的傳播速度；群速度是指多個相差不多的頻率的波在同一介質中互相合成后的包絡線的傳播速度。對某一個固定的頻厚積，存在著多個不同的相速度，又由于探頭激發(fā)頻率具有一定的頻帶寬度，因此，會產生更多不同的相速度，而隨著波傳播時間的延長，相速度差別較大的模態(tài)波在時間軸上的距離也越大，因此引起了導波的頻散現象［3］。

圖5 同一缺陷在不同的檢測距離下的反射波形

3 現場應用

依據上述試驗，采用周向導波對某電廠規(guī)格為φ51mm×4mm 的低溫再熱器入口聯(lián)箱出口管道進行了內壁腐蝕坑檢測。檢測時，保持探頭與管壁耦合良好，探頭沿管壁軸向運動完成管道的半周檢測；然后將探頭轉動180°，在原來探頭移動路徑上完成管道的剩余半周檢驗；將探頭接近1mm 深線切割槽，找到最高回波，調節(jié)為滿屏的100%作為檢測靈敏度。發(fā)現缺陷后，移動探頭找到最高回波，若此時反射波高大于100%，說明其當量深度大于1mm；通過現場檢驗并解剖，有效地發(fā)現了管道的內壁腐蝕缺陷。圖6為現場缺陷的實物解剖照片。

圖6 腐蝕坑導波檢測現場解剖照片

4 結語

通過制作φ60mm×6mm 小徑管的對比試樣，對定制國產導波探頭的缺陷檢測距離進行了試驗，結果表明，其檢測距離與理論檢測距離還存在一定的差距，縱向導波縱向檢測距離最大約250mm，周向導波的檢測距離超出管道的半個周長（僅針對φ60mm×6mm試驗管材），且缺陷深度對檢測效果影響較大，當缺陷深度超過1mm 時，檢測效果較好。

依據試驗結果，針對某電廠規(guī)格為φ51 mm×4mm的低溫再熱器入口聯(lián)箱出口管道，制定了導波檢測工藝，并進行了現場檢測，通過實物解剖表明，現有定制導波探頭基本能保證對腐蝕缺陷的有效檢出，滿足使用要求。

［1］李光海，沈功田.工業(yè)管道無損檢測技術［J］.無損檢測，2006，28（2）：89－90.

［2］金南輝，成德芳，牟彥春.電站鍋爐水冷壁管遠場渦流檢測［J］.無損檢測，2008，30（7）：404－405.

［3］牛曉光，李樹軍，張彥新，等.小徑管超聲導波探傷的應用研究［J］.河北電力技術，2001，21（5）：10－11.