[发明专利]低频超声导波检测管道对接焊缝缺陷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低频超声导波检测管道对接焊缝缺陷的方法。

背景技术

管道运输在经济建设和国防工业中发挥着越来越重要的作用。管道泄漏事故一旦发生，不仅造成大量物质损失，更为严重的是有可能带来人身伤亡或设备事故。管道缺陷检测是管道安全检测的重要方面。由于检测手段的制约，检测、维修缺少科学性，从而造成人力、物力的巨大浪费。因此发展一种经济实用、快速高效的管道检测技术成为亟待解决的问题。

低频超声导波检测技术是目前无损检测领域最具意义的突破性进展之一，它越来越多的被用在石油，化工，能源等行业管线的缺陷检测上；低频超声导波检测技术的检测频率刚好在可听频率以上，超声导波检测系统发生的声波从固定在管道周围的探头环发射，属超声波范畴的低频声波以适当的声波模式产生，该频率范围不需要液体进行耦合，采用机械或气体施加到探头的背面以保证探头与管道表面接触，从而达到超声波良好的耦合；管道环向的超声波探头均匀的间隔排列，使得声波以管道轴芯为对称传播。

声波的传播主要受声波的频率和材料的厚度控制，在遇到管道壁厚发生变化的位置，如管道局部腐蚀情况，无论壁厚增加或减少，一定比例能量的声波被反射回探头，因此为检测管道的不连续性提供了机理。

在这种情况下，管道的特征如环行焊缝，壁厚的增加在管道周向是对称的，因此上升的环向波峰被均匀的反射回来，而反射的声波也是对称的。由相同的声波模式作为入射波在有腐蚀的区域，厚度的减少将被集中，导致入射声波的散射附加到反射并发生声波模式转换，趋于产生管道弯曲波，该信号的出现是管道不连续的强烈显示，如管道腐蚀，它的反射波是非对称的。低频超声导波能够检测和区分对称波和非对称波（管道弯曲波）并能显示这二种声波。

超声导波检测的优点是在一个检测点，可检测管道二个方向几米到上百米的管壁腐蚀，而常规超声波检测只能检测管壁每点的腐蚀；可检测人员无法接近部位的管壁腐蚀，如埋地管道，穿跨越管道等；且检测速度快、效率高，检测部位100%覆盖，无漏检。其对管道横截面上的金属损失非常敏感，检测精度为横截面积的3%、可靠精度为横截面积的9%。

通常超声导波检测定义了四条距离-波幅（DAC）曲线， 0dB线为管道的端部反射线，-14dB线为对接焊缝反射线，-26dB线为管道壁厚9%截面损失反射线，-32dB线为噪声线。此类型导波检测系统采用多模式检测方式。每个驱动模块上可以安装3～5个探头。多模式检测方式的优点是既可以发射两种模式的波，又可以接收相同或不同模式的波，极大地增加了缺陷的检出率。其具有的聚焦功能，可以确定缺陷在环向的位置和环向长度，也可以估计出缺陷的深度，区别长的浅缺陷和窄的深缺陷。

超声导波检测技术目前国内外皆用于管道腐蚀的快速检测，如对长输埋地管道、架空管道、海上钻井平台导管、大型球罐支柱的腐蚀检测等。

管道对接焊缝中的缺陷也是管道中比较危险和常见的缺陷，是造成管道失效的主要原因之一。每根管道都具有较多的对接焊缝，定期检测时不可能对每个对接焊缝进行检测，大比例的抽查也将使检测的成本大幅上升，其中包括检测费用、脚手架及包温层的拆装费用等，而且在带保温层及空间复杂的管道上要实现大比例的抽查也不现实，因此制定一种能大面积快速扫查管道对接焊缝的方法是非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低频超声导波检测管道对接焊缝缺陷的方法，本方法利用低频超声导波快速检测管道对接焊缝中的缺陷，降低了漏检率及检测成本，提高了检测效率，保证了传输管道的安全可靠性。

为解决上述技术问题，本发明低频超声导波检测管道对接焊缝缺陷的方法包括如下步骤：

步骤一、预制含未焊透和未熔合缺陷的试验管，对试验管的对接焊缝分别进行X射线和超声导波检测，并将超声导波检测波形图与X射线底片进行对比分析，给出可检出的最小缺陷尺寸；

步骤二、对低频超声导波检测仪器进行校准，校准包括对称信号和非对称信号，根据被检管道设定检测条件和参数，采用与被检管道匹配的传感器和卡具组合安装于被检管道检测点外圈，启动低频超声导波检测仪器实施检测并采集检测数据，得到被检管道检测点前后方向各对接焊缝非对称信号的距离-波幅曲线；

步骤三、进行检测数据分析，各对接焊缝非对称信号的距离-波幅曲线在-32dB噪声线以上的焊缝进行聚焦；