浅谈石油专用管的超声波检测技术

刘　钊（1.西安石油大学石油工程学院，陕西　西安　　710065；2.长庆油田分公司物资供应处，陕西　西安　710200）

浅谈石油专用管的超声波检测技术

刘钊1，2
（1.西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065；2.长庆油田分公司物资供应处，陕西西安710200）

摘要：在油井作业中，石油专用管受到拉应力、挤压应力等各种应力的作用，另外还需要在低温、硫化氢腐蚀性等恶劣环境中作业。所以在石油专用管材投入使用前，必须对其进行严格的质量检验，避免因管材的质量问题导致油田作业事故的发生。

关键词：石油专用管；超声波；检测技术

在我国整体运输系统中具备检测范围宽、灵敏度很高、成本便宜、定位精确、对人体伤害度偏低等优点的超声波检测技术，变成了保证石油专用管质量的重要检测手法。根据检测计划和要求，对管材成品和半成品在专用管材制造加工过程中就进行检测，另外定期检测重复使用的石油专用管材，为石油工程作业的顺利进行保驾护航。

一、超声波检测原理概述

超声波检测技术主要指的是针对金属材料内部地域探入超声波，并移动其截面、判断设备的边际反射特点来明确管材的缺陷以及定位管道里面缺陷的具体地方与大小的一种检测技术。在丰富的超声波检测的波形类型中，我们将这些波形分为横纵波、表面波及板波等。每种类型的波形在应用的具体领域也存在着许多差别。横波检测方案主要检测管材里轴向地区内的刮痕及裂缝检测、管道焊缝里的气孔、焊接水平、夹渣等方面；纵波检测方案通常主要应用于管道铸件、杂乱物品、缩管及里面缺陷等角度的检测。板波则主要应用于对管道薄板内的缺陷问题进行检测；表面波则就跟字面意思一样，是应用于探测管道外形较为简易的加工构件上层表面的缺陷问题。因为不受检验对象材料的局限，所以超声波检测被广泛运用于金属、非金属及各种材料管道的检测中；同样的不受检验对象制造工艺的束缚，还可以运用于铸造构件、铸件、焊接件及另外的胶结件的检测。另外因不受尺寸的制约，所以可以在对管材、板材等检验中，深度可精准到毫米，同样也可以高到很多米。

二、超声波检测方法

穿透法指的是分别将探头放置在的工件相对应的两边，当发射端探头发出超声波，通过等待检测工件的一个边穿透到达相对应的另一边，进而被相对一边的探头所接收的一种检测方法。工件内部缺陷状况通过超声波穿透工件两边先后的能量改变值来作为判断的依据。当工件里面质量完整无损时，终端探头就会收到很强的超声波信号的能量；反之，如果工件里面质量存在缺陷问题时，超声波在缺陷处受到阻扰，进而会在缺陷后面产生声影。这样，待测工件内部缺陷大小就可以根据发射端与终端超声波能量值的差异大小来分析。穿透法具备以下特征：①工件内部缺陷问题是否存在可以由先后能量差别来判断，其缺点就是无法确定缺陷的具体地点；②低灵敏度并且细小的缺陷问题，时常被忽略；③因操纵和指点非常简单，所以均可实现自动化作业；④因其能有效地防止盲区，所以能够用于薄板的检测作业；⑤能够适应会引发超声波比较大的衰弱的材料；⑥在摆放发射端和终端探头时，要求其放置位置与相对距离有高的准确度。共振法是等待检测的工件内部通过对持续的声波频率的调整而达到共振形态，并由此为依据来计算待测工件的厚度或者是判断工件内部是不是存在缺陷的一种检测方法。共振法主要用于检测表层粗劣度很低的工件的厚度，此外还能勘测复合材料的胶结情况以及检测钢板里夹层的缺陷问题。在待测工件里超声波通过调整频率传输，当入射波与反射波两者的相位一样时，就能在工件内部引发共振景象，这个时候待测工件的厚度将是超声波波长的0.5倍或是整数倍。共振法检测技术具备以下特征：①要求待测工件表层比较粗糙；②对工件厚度进行高精准度的衡量，这将对薄板或薄壁管检测作业时有着非凡的效果。脉冲反射法是当发射超声波从一面传输到等待检测工件内部的另一面，通过在两个面的界面上产生反射的特性来判定工件内部是不是有缺陷的一种检测方法。按照入射波波型可以将脉冲反射法分为四种，包括横波检测法、纵波检测法、表面波检测法以及兰姆波检测法。脉冲反射法具备以下特征：①能够采用不同特性波型来探测，其适合使用的场所非常广；②能够精确的测量需要检测的工件内部缺陷的大小与位置；③有较高的灵敏度，可用对细小的缺陷进行探测。

三、石油专用管道检测中超声波检测方法的实现途径

脉冲反射式探伤仪是检验检测石油专用管道的一种很常见的检测仪器。它能够检测管道内部缺陷的具体所在位置，还能够确定缺陷的大小。仪器显出波反射的信号变动是判断入射信号与反射信号的相对区别和明确信号的强弱范围的标准。另外，还需要运算与评估每次检测的结果之间的误差，评估整体检验检测工作的不确定度的份量，最后明确检测体系的不确定度。为了降低检测体系的误差，通常把检测流程分成四个步骤。第一个步骤，检测到检测数据。把仪器垂直拜访在需要检查管道材质的中心位置的分割线上，并安装测量探头，采取轻触、轻压的处理方案以此来保持探头与管道接触的完整性。然后在保持探头与管体能够得到完全接触的前提下对管道材料的真实厚度进行测量，尤其是比较密集的测量点的管道测量，解决好探头的移动问题。另外，遵照数值范围在-0.1mm与0.1mm之间，并在3s内坚持不点的准则，保持探头仪显示器数据显示的稳定性。第二个步骤，如果将管材厚度定义为“δ”，将超声波的勘测速率定义成“u”，将超声波在管材中的勘测一次所花费的时间设定为“t”，那么管材厚度δ=（ut）/2。第三个步骤，评判管材的不确定度。一般情况下其不确定度需要通过两个角度明确，其包含反复检测所产生的不确定度与仪器显出误差而所致的不确定度。第四个步骤，评定和分析整合后的不确定度量表，确定度与其结合后再进行判定，确定此中所包含的各式各样的影响要素，进而确定仪器的每项不确定度，并严格参考仪器检测标准，得出测试结果，以此确定管道缺陷的具体区域，并拟订相对应的处理方式。按照相关标准得出测试结果，并出具检测报告。

结语

目前，输送石油、天然气的最好的运输手段非管道运输莫属了。我国一样也构造建立了巨大的管道输送网络组织。同时在十分长的时间里，社会各界所注意的重心也放在管道运输的安全性与稳定性上。所以，为确保管道焊缝状态的安全性，提升石油管道运输的稳定性，提高管道焊缝识别的精准性与有效性，将超声波检测技术应用于石油专用管道的检测中显得尤为重要，不仅保障管道输送资源质量水平与安全性，还为石油管道的安全输送奠定良好的检测基础。

参考文献

[1]李学平.油气输送管环焊缝的超声波检测技术研究[D].西安石油大学，2012.

中图分类号：TE973

文献标识码：A