超声波方法在石油机械结构检测中的应用研究

王劲松

摘  要：石油机械结构对无损探伤、无损检测具有较高的要求，禁止有太多太大的裂纹、空隙气孔以及焊缝缺陷等出现于石油机械结构上。而超声波无损检测方法能够充分满足石油机械结构的检测要求，具备方便易行等优势，可以获得可靠准确的检测数据，目前在石油机械结构检测领域得到广泛应用。为切实保证石油机械结构检测质量，工作人员要充分掌握超声波方法的原理和应用技巧，规范开展无损检测工作。

关键词：石油机械;无损检测;超声波方法

石油机械设备在石油开采中发挥着十分重要的作用，只有做好石油机械设备的管理与维护工作，方可以推动石油产业的健康发展。为促使石油机械设备的良好运行状态得到维持，企业要定期检修与维护机械设备。由于石油机械设备于特殊的环境中运行，不能够有太大的裂纹、空隙气孔、焊缝缺陷等出现于机械结构上，因此，在检测过程中需采用无损检测方法。和常规检测技术相比，超声波无损检测方法具有较大的优势，如操作难度较小、结果可靠性较高等。为充分发挥超声波无损检测的优势，保证石油机械结构检测效果，相关人员要不断提升自身的检测水平，规范开展检测工作。

1 超声波检测方法概述

1.1 超声波的概念

作为一种特殊的声波，具有20000Hz以上的频率，人耳只能够听到16-20000Hz以内的声音，难以听到超声波。超声波具有较高的频率与较强的穿透性，目前已经被广泛应用于诸多领域，如测量距离、计算速度等，应用价值和发展潜力较大。

1.2 超声波检测原理

超声波的频率超强，波长较短，一般在2cm以下，稳定性与方向性优良。结合超声波的这些特性，可于机械设备内部探测中广泛应用，通过以波动形式在设备介质中传播振动超声波，可促使设备探伤、测距、测厚以及清洁等目的得到实现。在具体实践中，工作人员借助于超声波发射设备对超声波进行定向发射，于设备中传播超声波。由于设备材质密度存在差异，这样将会有超声波反射、吸收等现象发生。工作人员通过捕捉、分析反馈的超声波信号，依据数字建模技术构建相应的画面模型，能够将设备内部情况直观、鲜明地展现出来[1]。特别是在石油机械结构检测中，利用超声波检测技术不会影响到设备结构，不会有任何形式的残留物质生成，能够获得客观准确的检测结果。同时，通过增大超声波的频率，可进一步提升超声波的指向性与稳定性，这样在不同材质的石油机械设备检测中皆可应用超声波检测方法。

2 超声波方法在石油机械结构检测中的应用价值

石油机械设备具有精密和复杂的结构，在石油生产中占据着十分重要的地位。为保证石油机械设备的正常运行，要定期开展维护管理工作，而检测结果是维护管理的主要依据。

2.1 避免次生影响

过去一些人员主要利用实验介质开展石油机械结构检测工作，这样虽然能够完成检测任务，但会有部分实验物质残留于设备内部，在很大程度上影响到设备运行。而通过采用超声波检测方法，则可有效规避这一问题，不会有任何形式的残留物质产生，这样检测工作对设备运行的次生影响能够得到良好避免，且测试结果的准确性、可靠性能够得到保证。

2.2 准确探测设备状况

相较于其他检测技术，超声波检测具有较高的灵敏度与较强的穿透性，能够深度探测设备内部。由于超声波的灵敏度及频率较高，工作人员可以对探测方向进行良好控制，且探测级别可以达到微米级，能够准确探测设备内部各个方位及各部件的大小与形状。在超声波探测过程中，基于警示系统的支持，可以实时示警设备缺陷区域，这样石油机械结构检测的实际需求能够得到充分满足[2]。近些年来，超声波检测技术已经十分成熟，整体操作难度较小，不需要较高的使用成本，具有较大的应用和发展潜力。

3 超声波方法在石油机械结构检测中的具体应用

3.1 超声波信号

超声波信号是石油机械结构无损检测的重要依据，通过分析超声波信号，即可判断机械结构的当前状态。从本质上来讲，超声波信号属于单脉冲信号，依靠介质进行传播，难以在真空中存在。在检测实践中，一般要依托计算机技术，采用软件编辑的方式生成信号更强的超声波。通常情况下，依据0.625μS和1MHz的标准分别控制超声波信号的宽度与频率[3]。

3.2 无损检测过程

第一，构建无损检测系统。在应用超声波检测方法时，先要依托计算机技术将石油机械结构检测系统构建起来，利用GPIB电缆连接信号发生器、计算机与数字示波器，分别连接波发生换能器与功率放大器、波接收换能器与示波器。这样计算机能够高效接收与分析石油机械结构所传出的信号，对石油机械结构的实际状态进行判断，促使无损检验任务得到顺利完成。第二，确定裂纹宽度。如果在石油机械结构检测中发现有裂纹存在，先要确定裂纹的宽度，判断其对机械设备性能的实际影响。在具体实践中，一般将A扫描法裂纹检测技术运用过来。工作人员不停移动检测装置，如果有反射信号发射出来，即表明有裂纹出现于这一位置。如果没有反射回信号，即表明没有裂纹存在。结合这一原理，即可对裂纹的宽度进行准确判断。需注意的是，机械结构边缘也会产生反射波。因此，工作人员要仔细考虑各种可能性因素，获得更加准确的检测结果。第三，确定裂纹位置。为促使裂纹问题得到解决，判断裂纹宽度后，还需要对其位置进行确定。利用换能器可产生能够在固体中传播的横波，其具有较快的传播速度，适宜在石油机械结构无损检测中应用。工作人员发射横波后，如果有裂纹等缺陷存在于机械结构上，将会自动记录裂纹及缺陷的相关数据，于计算机的显示屏上显示出来。工作人员通过对数据结果进行分析，即可对裂纹等缺陷的所处位置进行准确判断。

3.3 配合使用放大器

在石油机械结构检测中应用超声波信号时，受反射吸收的影响，会有较大杂波干扰存在于超声信号中，增大了信號识别难度。面对这种情况，需借助于放大器设备提前放大处理超声波信号，再分析经过放大的超声波信号，可促使无损探测效果得到显著改善。信号放大器具有越强大的功能，接收器将越容易接收识别超声波信号，这样石油机械结构检测效率、准确度等皆可以得到提升。因此，工作人员要充分认识到信号放大器的应用价值，结合石油机械结构检测的目标和内容，选择适宜型号的信号放大器，且依据相关规范正确操作和使用，以便发挥信号放大器的作用，改善超声波检测技术的应用成效。现阶段，市场中的放大器类型众多，不同类型的放大器具有差异化的原理与功能，过去放大器件主要采用电子管，目前已发展为晶体管，如ATA-2000系列高压放大器等。

4 结语

综上所述，石油机械结构检测工作的开展，能够为后续的管理维护提供依据。传统方法在石油机械结构检测实践中逐渐暴露出诸多的弊端，如残留实验物质、产生次生影响等，在很大程度上影响到石油机械结构的运行状态。而通过采用超声波无损检测方法，则可显著提升石油机械结构检测效率和质量。因此，相关人员要结合超声波方法的原理，科学制定检测方案与流程，提升石油机械结构检测水平。

参考文献：

[1]石锋，李英存，韦星，等.石油机械结构检测中超声波方法的应用分析[J].中国石油和化工标准与质量，2021（23）：60-61.

[2]刘杰，王刚，张银洲.用超声波方法进行石油机械结构的无损检测[J].设备管理与维修， 2021（22）：113-115.

[3]王建斌.基于超声波检测在机械行业工程中的应用探究[J].内燃机与配件，2020（21）：164-165.