劉林林

艦船流體管道無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的可行性分析

劉林林

（無錫市毅恒工程檢測(cè)有限公司，江蘇 無錫214400）

對(duì)艦船流體管道無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用可行性進(jìn)行分析，主要是對(duì)超聲導(dǎo)波、聲發(fā)射和磁漏技術(shù)三種新型無損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析，重點(diǎn)探討其在流體管道檢測(cè)中的應(yīng)用效果，對(duì)以上技術(shù)的不足和未來發(fā)展進(jìn)行研究。

超聲導(dǎo)波；艦船流體管道；無損檢測(cè)技術(shù)；可行性；聲發(fā)射

流體管道在使用過程中容易出現(xiàn)裂紋、腐蝕坑等多種缺陷，對(duì)流體管道的安全使用造成嚴(yán)重的不良影響，因此提升流體管道的檢驗(yàn)缺陷發(fā)現(xiàn)率十分有必要。無損檢測(cè)技術(shù)的逐漸提升，有效提升了流體管道檢測(cè)的可靠性和安全性。

1　新型流體管道的檢測(cè)技術(shù)介紹

（1）超聲導(dǎo)波。導(dǎo)波屬于超聲波，可以在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中傳播。該種波有著頻散特征，一次的激發(fā)導(dǎo)波可以在類型不同的材料和幾何形狀中展現(xiàn)不同的頻率和速度，因而可以采用頻散曲線來描述，一旦工件內(nèi)部存在缺陷引起的結(jié)構(gòu)問題后，則收到的導(dǎo)波回波則會(huì)出現(xiàn)不同的變化，隨后對(duì)存在的波形進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的判斷和定位。當(dāng)前使用的導(dǎo)波檢測(cè)主要是單一的L（0，2）模態(tài)的導(dǎo)波，該種類型的導(dǎo)波在管線中進(jìn)行傳播，會(huì)由于自身的衰減而降低覆蓋范圍，同常規(guī)使用的脈沖時(shí)差超聲波的逐點(diǎn)檢查對(duì)比，導(dǎo)波檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)距離的檢測(cè)，不但可以將焊接接頭內(nèi)部的問題檢測(cè)出來，還能實(shí)現(xiàn)管內(nèi)外表面、材料內(nèi)部等方面的缺陷檢測(cè)，特別是針對(duì)管內(nèi)大面積的腐蝕，可以實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)。國(guó)內(nèi)的導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)，起步時(shí)間較晚，很多研究專家和機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始實(shí)施實(shí)驗(yàn)室仿真，目的在于對(duì)多模態(tài)的導(dǎo)波進(jìn)行激勵(lì)和接收，導(dǎo)波檢測(cè)設(shè)備在成型后，則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷波形的分析以及處理。

（2）磁記憶檢測(cè)法。磁記憶檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)是傳統(tǒng)的磁粉檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)同樣可以實(shí)現(xiàn)無損檢測(cè)，因而也叫作漏磁檢測(cè)。該技術(shù)是由俄羅斯的科學(xué)家在20世紀(jì)90年代提出的。在地磁場(chǎng)中，鐵磁性材料的性能可以在應(yīng)力集中區(qū)一級(jí)形狀突變區(qū)中發(fā)生永久的變化，因而存在磁記憶的能力，實(shí)現(xiàn)金屬構(gòu)件表面的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)小于其他范圍，最終形成漏磁場(chǎng)，對(duì)漏磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)可以確定被檢驗(yàn)設(shè)備的應(yīng)力集中區(qū)和形狀突變區(qū)。同傳統(tǒng)的磁粉檢測(cè)對(duì)比，該技術(shù)不僅不用依靠外界磁場(chǎng)的幫助，同時(shí)還具備便攜和快速檢測(cè)缺陷以及應(yīng)力集中區(qū)等優(yōu)點(diǎn)。

（3）聲發(fā)射檢測(cè)。聲發(fā)射是利用固體材料以及構(gòu)建在外力的作用下產(chǎn)生變形或是斷裂的過程中，將儲(chǔ)存的應(yīng)變能陸續(xù)的釋放而產(chǎn)生瞬時(shí)彈性波的狀況，在接受和分析材料的聲發(fā)射信號(hào)后，對(duì)材料的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)對(duì)構(gòu)建的破壞過程進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的損傷探查。聲發(fā)射檢測(cè)的原理圖如圖1所示。若被檢測(cè)的工件中出現(xiàn)活動(dòng)性缺陷，則在外加應(yīng)力下就會(huì)在缺陷部位釋放彈性波，被工件表面的傳感器所接受后，進(jìn)行放大和處理，對(duì)收集的波形進(jìn)行分析，確定其性質(zhì)。聲發(fā)射檢測(cè)是動(dòng)力學(xué)檢測(cè)的范圍，該檢測(cè)技術(shù)對(duì)線性缺陷十分敏感，可以對(duì)連續(xù)的缺陷的管線信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

圖1　聲發(fā)射檢測(cè)的原理

2　新型無損技術(shù)在流體管道檢測(cè)中的應(yīng)用

當(dāng)前我國(guó)學(xué)者主要探究的是導(dǎo)波在流體管道中的傳播，并給激勵(lì)導(dǎo)波方式基本上是采用壓電式或是激光發(fā)特性，磁致伸縮效應(yīng)的激勵(lì)手段相對(duì)較少。相關(guān)研究中檢測(cè)出了利用磁致伸縮導(dǎo)波傳感器在某艦船管道中的檢測(cè)，檢測(cè)出了充分非粘性流體管道中存在的缺陷，并在分析檢測(cè)信號(hào)的基礎(chǔ)上，討論了導(dǎo)波檢測(cè)法在艦船流體管道無損檢測(cè)中的可行性。

按照相關(guān)要求，工業(yè)的壓力管道要接受定期的檢驗(yàn)，常規(guī)無損檢測(cè)的方法無法實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)以及壽命的估算。但是以上介紹的三種新型檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)早期問題的檢測(cè)同時(shí)實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)。尤其是在電力和石化業(yè)中，比如在護(hù)理發(fā)電中存在大量水汽和水的管道中，就能利用磁記憶檢測(cè)技術(shù)，保證在正常的生產(chǎn)和運(yùn)行中實(shí)施在線檢測(cè)，做出早期診斷，找出應(yīng)力的集中點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，同時(shí)還可以結(jié)合使用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)，對(duì)活動(dòng)性的缺陷進(jìn)行查找，找出泄漏的位置。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)同時(shí)可以對(duì)地下埋管中存在的泄漏進(jìn)行檢測(cè)。在較長(zhǎng)管線的缺陷檢查中導(dǎo)波檢測(cè)十分有效，針對(duì)架空的管線檢測(cè)長(zhǎng)度在理論上可以長(zhǎng)達(dá)幾百米。十分有利于縮小檢驗(yàn)范圍，切實(shí)提高檢出率。當(dāng)前研究重點(diǎn)為以下幾點(diǎn)：研究導(dǎo)波的模態(tài)，分析不同模態(tài)導(dǎo)波對(duì)不同缺陷的敏感性；信號(hào)分析，找出較為有效的去噪方法，分析接收到的不同信號(hào)的特征，準(zhǔn)確分析出缺陷信號(hào)；建立信號(hào)中的缺陷數(shù)據(jù)庫，對(duì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善。

3　結(jié)語

綜上可知，以上三種檢測(cè)技術(shù)在管道無損檢測(cè)中的應(yīng)用，不但可以降低檢驗(yàn)的成本，同時(shí)還能提升壓力管道的檢驗(yàn)效率。并且在役管線的診斷以及壽命的估算都十分重要。但是當(dāng)前還存在一定的問題：很多技術(shù)都停留在實(shí)驗(yàn)室階段，并未實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化；另一方面，相關(guān)的配套設(shè)施和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)沒有制定，仍舊需要實(shí)現(xiàn)制度化標(biāo)準(zhǔn)。因此將這些檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行推廣還需要做出進(jìn)一步的努力。實(shí)現(xiàn)多模態(tài)導(dǎo)波檢測(cè)儀的開發(fā)，形成多種缺陷現(xiàn)場(chǎng)供應(yīng)的成熟超聲導(dǎo)波檢驗(yàn)設(shè)備；對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的處理和分析能力需要進(jìn)一步提升，保證檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確和有效；快速推進(jìn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的編制、發(fā)布和實(shí)行。

［1］雷玉蘭.新型無損檢測(cè)技術(shù)在壓力管道在線檢測(cè)中的應(yīng)用研究［J］科技資訊，2012，（23）：1.

［2］劉勇，沈立華，王悅民.基于超聲導(dǎo)波的艦船流體管道無損檢測(cè)技術(shù)可行性研究［J］.無損探傷，2012，（5）：8-11.

收稿日期：2016-03-05

作者簡(jiǎn)介：劉林林（1987-），男，江蘇連云港人，大學(xué)本科，助理工程師，主要研究方向：無損檢測(cè)應(yīng)用。

Feasibility Analysis of Application of Ships Fluid Pipe Nondestructive Detection Technology

LIU Lin-lin
（Wuxi Yiheng Engineering Detection CO.，LTD.，Wuxi，Jiangsu 214400，China）

This paper ana1yzes the feasibi1ity of ship f1uid pipe1ine nondestructive detection techno1ogy，main1y the three kinds of techno1ogies of u1trasonic guided wave，acoustic emission and magnetic 1eakage，it a1so discusses the app1ication effect of the techno1ogies in the f1uid pipe1ine detection，and studies the shortcomings and future deve1opment.

u1trasonic guided wave；ship f1uid pipe；nondestructive testing techno1ogy；feasibi1ity；acoustic emission

TG115.28

A

2095-980X（2016）03-0071-01

2016-03-08

邵修緣（1989-），男，江蘇儀征人，大學(xué)本科，助理工程師，主要研究方向：環(huán)保除塵設(shè)備。