隨著不銹鋼無縫管應(yīng)用的廣泛性，對其質(zhì)量要求也越來越高，通過超聲波無損檢測技術(shù)可有效對不銹鋼無縫管缺陷進(jìn)行檢測。本文主要介紹了超聲波激發(fā)的原理，同時介紹了超聲波無損探傷技術(shù)具有的準(zhǔn)確率高、適用性強、應(yīng)用方便、易自動化等優(yōu)點，著重介紹了超聲波的特性和在鋼管無損探傷中的應(yīng)用。

  近幾年不銹鋼無縫管技術(shù)的開發(fā)，不銹鋼無縫管得到了廣泛的應(yīng)用，其質(zhì)量直接關(guān)乎工程質(zhì)量的好壞，因此對其的質(zhì)量檢測也得到了廣泛的關(guān)注。對不銹鋼無縫管的檢查一般從材料的物理性能、化學(xué)成分以及幾何形態(tài)幾個方面入手，要求其單純、連續(xù)和均勻。某一方面存在不足即表示鋼管有缺陷，會給工程質(zhì)量安全留下隱患。不銹鋼無縫管內(nèi)部存在缺陷在使用中會造成鋼管斷裂，會引發(fā)嚴(yán)重的事故。通過超聲波無損探傷技術(shù)可以在不損傷鋼管的情況下對其進(jìn)行全面檢測，從而檢測不銹鋼無縫管的各項工程特征和技術(shù)特性。由于其具有低代價、高效率等優(yōu)點，在不銹鋼無縫管及有覆蓋物的管件的檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。

一、超聲波的基本原理

  可聞聲波由物體振動產(chǎn)生，人們可以聽見，頻率范圍在20HZ~20000HZ，低于20HZ的是次聲波，高于20000HZ的就是超聲波。它的原理是通過擾動源激發(fā)超聲波，其在彈性介質(zhì)中傳播，由于超聲波的傳播速度與介質(zhì)的密度、彈性特質(zhì)以及環(huán)境條件有關(guān)，當(dāng)超聲波在有一個以上界面中傳播時，超聲波會在這些界面上出現(xiàn)多次反復(fù)的折射與反射現(xiàn)象；同時超聲波在介質(zhì)中傳播時，由于傳播距離的增加以及介質(zhì)吸收能量，使得超聲波的強度衰減，利用超聲波傳感器將機械能與電能轉(zhuǎn)化的信號顯示出來，從而實現(xiàn)對所測量物體內(nèi)部的觀察，由于超聲波無損探傷具有準(zhǔn)確率高、適用性強、應(yīng)用方便、易自動化等優(yōu)點，其被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療、家電、工業(yè)檢測等領(lǐng)域，本文重點介紹其在鋼管無損檢測中的應(yīng)2超聲波的諧振模式和頻射特性

 1. 超聲波的諧振模式

  在不同的結(jié)構(gòu)探頭激勵下，可以激發(fā)出兩種不同的導(dǎo)波諧振模式，分別是軸對稱和非軸對稱模式。將探頭以環(huán)狀形式擺放在管子的外面，便可得到軸對稱諧振模式的導(dǎo)波，此種模式激發(fā)較容易；由于在探頭外面的管子都保持其平面不變，同時繞著中心旋轉(zhuǎn)，其激發(fā)出的軸對稱模式保持原樣，當(dāng)把探頭放到管子中時，便可在管內(nèi)激發(fā)出軸對稱的的縱向諧振模式的導(dǎo)波；同時利用其他方法在管壁內(nèi)產(chǎn)生間隔相同的導(dǎo)波也可以形成諧振模式，這種模式只能在縱向進(jìn)行壓縮和伸展運動，不能在橫向進(jìn)行移動。當(dāng)把超聲波探頭斜向放置在管子里面時就會激發(fā)出非對稱諧振模式的導(dǎo)波，它的形式通常為雙螺旋形式，雙螺旋形式的導(dǎo)波從探頭處向管子兩邊散開，到達(dá)盡頭后聚攏之后再散開，以此方式在管子中傳播。

 2. 導(dǎo)波的頻射特性

  如果把被測物體看成是彈性均勻介質(zhì)，則各種類型的波就會在里面以恒定的速度傳播，只有介質(zhì)本身材料影響反射波的速度，當(dāng)超聲波以斜向打入同性管中時，由于管子表面的反射作用，使得機械振動在管中傳播，由于反射波徑向運動和軸向運動合成，從而使超聲波在管內(nèi)傳播形成導(dǎo)波。頻射的特征之一就是會隨相速度的頻率不同而變化，由于脈沖是由多個頻率不同的諧波組成的，各個整個脈沖的群速度不等于單個諧波的相速度，導(dǎo)波以群速度向前傳播，而相速度則由于各諧波頻率不同而有所改變。在實際測量當(dāng)中，導(dǎo)波速度還受到管材的規(guī)格尺寸以及聲學(xué)性質(zhì)等因素的影響，使得頻散曲線不同，這會給實測應(yīng)用帶來很大不便，通過加強探頭設(shè)計以及合理選擇導(dǎo)波模式，從而解決實際探傷中遇到的問題。

 3. 超聲波無損探傷方法

   超聲波無損探傷技術(shù)是目前應(yīng)用非常廣泛的一種無損探傷檢測手段。它既可以用來檢測物體表面的缺陷，又可以探測到物體內(nèi)部幾米深的缺陷，而這是其他檢測手段所無法達(dá)到的深度。超聲波無損探傷技術(shù)具有靈敏度高、周期短、靈活方便、成本低、效率高，并且對人體不產(chǎn)生不良影響等優(yōu)點，但同時其也具有不少缺點，例如需要富有工作經(jīng)驗的技術(shù)人員操作，要求被測物體表現(xiàn)平整光滑，對被測物體的損傷類型沒有明確的顯示，需要工作人員根據(jù)經(jīng)驗判斷。不過它適用于厚度尺寸比較大的物體檢測。超聲波探傷的方法有很多種，常用的一般使脈沖反射法。由于物體內(nèi)部有缺陷，會使物體材料內(nèi)部不連續(xù)，當(dāng)脈沖傳播到不連續(xù)處時，由于不連續(xù)處的聲阻抗的不一致，而脈沖會在兩個聲阻抗不一致的地方發(fā)生反射現(xiàn)象，同時超聲波反射回來的能量大小和方向與交界面處的取向大小有關(guān)。由這一原理就可以設(shè)計出脈沖反射式超聲波探傷儀。目前所用的脈沖反射式超聲波探傷儀大多是A掃描方式，顯示器縱坐標(biāo)顯示的是反射波的幅值，而橫坐標(biāo)顯示的是超聲波在物體傳播的距離或是時間。當(dāng)一個鋼管物件中存在缺陷時，會在鋼管材料與缺陷之間形成一個介質(zhì)不同的界面，當(dāng)超聲波傳遞到交界面時，由于兩物質(zhì)的聲阻抗不同，會使超聲波發(fā)生反射，從而使反射回來的能量被接收器接收到，在顯示器上顯示出反射波的波形，由于反射波的形狀和高度不相同，從面反映了缺陷的不同性質(zhì)。

二、超聲波無損探傷在鋼管檢測中的應(yīng)用

 1. 試塊設(shè)計

  現(xiàn)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求在采用無損檢測時要有人工參照反射物的標(biāo)準(zhǔn)試件用來檢查探測儀的靈敏度。超聲波的探傷參照物一般是采用各種不同尺寸和形狀的人工刻槽。因此由不銹鋼無縫管可能出現(xiàn)的缺陷類型，設(shè)計出參考試塊，在試塊的內(nèi)外壁上制成缺陷形成人工反射體，這些試塊都是從待檢測的鋼管工件上取得，作為評價缺陷的類型以及用于調(diào)節(jié)探傷靈敏度。

 2. 檢測方法

  開始檢測時，將鋼管外面的放置探頭處的油漆和氧化膜去除掉，用來使探頭和鋼管能夠更好的接觸。對于316L不銹鋼無縫管，當(dāng)導(dǎo)波入射到有裂縫等危險缺陷時，反射的波信號會十分強烈，顯示的波形十分陡峭尖銳，而當(dāng)鋼管內(nèi)外壁有腐蝕性缺陷時，它的反射波顯示的波形比較緩和，因此對于不同類型的缺陷是很容易區(qū)分開來的。

 3. 實測結(jié)果

  至德鋼業(yè)實際檢測時選取三十根不銹鋼無縫管進(jìn)行測試，利用制成的人工反射參照體調(diào)節(jié)儀器和探頭的靈敏度，測試中根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，測試三十根管材時，發(fā)現(xiàn)存在缺陷管材時認(rèn)定為不合格，同時將不合格管材進(jìn)行解剖以證實缺陷確實存在。超聲波無損探傷與其他方法相比具有速度快的優(yōu)點，每次只需將探頭接觸一次管材即可完成測試，同時應(yīng)用方便靈敏，其精度不受管材上覆蓋的雜物影響，能夠發(fā)現(xiàn)一些其他檢測方法所發(fā)現(xiàn)不了的缺陷，如凹坑大面積腐蝕等。

三、結(jié)語

  超聲波無損探傷技術(shù)具有多種優(yōu)點，能夠一次性測量長距離物件，效率高，現(xiàn)場操作簡單快速，所用時間短同時代價較低，檢測過程不受管材上覆蓋的雜物影響，具有很強的實用性，目前已成為無損檢測的主要熱門手段，由于不能夠直觀顯示缺陷，成像技術(shù)的的應(yīng)用還不是很成熟，造成了一定的局限，因此未來的發(fā)展方向應(yīng)該向信號處理、圖像成型等方向發(fā)展，使其技術(shù)更加成熟。