超聲波檢測在煤氣管線上的應(yīng)用

王宗偉

[摘要]在煤氣管道這種承壓設(shè)備埋入地下之前，必須首先進(jìn)行焊縫檢測，做到有備無患或者少患，因?yàn)檫@些承壓管線在焊接的時候，由于焊接設(shè)備和焊接技術(shù)以及焊接工藝參數(shù)的調(diào)整和變動等因素的影響，勢必造成焊接質(zhì)量存在這樣那樣的問題。如果不進(jìn)行檢測將把帶有殘缺的管線埋入地下，就會造成壽命縮短，漏氣等各方面的問題。本文就以超聲波檢測技術(shù)在煤氣管線中的應(yīng)用，講述超聲波檢測技術(shù)。

[關(guān)鍵詞]超聲波;煤氣管線;超聲波檢測技術(shù)

一、超聲波簡介

超聲波是指任何聲波或振動，其頻率超過人類耳朵可以聽到的最高閾值20千赫。超聲波由于其高頻特性而被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，比如金屬探傷，工件清洗等。超聲波在實(shí)際應(yīng)用中又分為功率超聲波及檢測超聲波。它方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在密度較大的固體及液體中傳播距離遠(yuǎn)，可用于測距、工業(yè)探傷、醫(yī)用B超聲、清洗、焊接、鉆孔、碎石、殺菌消毒等。我們?nèi)祟惗淠苈牭降穆暡l率為20Hz～20000Hz。當(dāng)聲波的振動頻率小于20Hz或大于20000Hz時，我們便聽不見了。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。通常用于醫(yī)學(xué)診斷的超聲波頻率為1兆赫茲～10兆赫茲。理論研究表明，在振幅相同的條件下，一個物體振動的能量與振動頻率成正比，超聲波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動的頻率很高，因而能量很大.在中國北方干燥的冬季，如果把超聲波通入水罐中，劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴，再用小風(fēng)扇把霧滴吹入室內(nèi)，就可以增加室內(nèi)空氣濕度，這就是超聲波加濕器的原理。如咽喉炎、氣管炎等疾病，很難利用血流使藥物到達(dá)患病的部位，利用加濕器的原理，把藥液霧化，讓病人吸入，能夠提高療效。利用超聲波巨大的能量還可以使人體內(nèi)的結(jié)石做劇烈的受迫振動而破碎，從而減緩病痛，達(dá)到治愈的目的。超聲波在醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用非常廣泛，像現(xiàn)在的彩超、B超、碎石（例如膽結(jié)石、腎結(jié)石、祛眼袋之類），還能破壞細(xì)菌結(jié)構(gòu)，對物品進(jìn)行殺菌消毒。

二、超聲波檢測

1、超聲波檢測原理

超聲波探傷是利用材料及其缺陷的聲學(xué)性能差異對超聲波傳播波形反射情況和穿透時間的能量變化來檢驗(yàn)材料內(nèi)部缺陷的無損檢測方法。脈沖反射法在垂直探傷時用縱波，在斜射探傷時用橫波。脈沖反射法有縱波探傷和橫波探傷。在超聲波儀器示波屏上，以橫坐標(biāo)代表聲波的傳播時間，以縱坐標(biāo)表示回波信號幅度。對于同一均勻介質(zhì)，脈沖波的傳播時間與聲程成正比。因此可由缺陷回波信號的出現(xiàn)判斷缺陷的存在;又可由回波信號出現(xiàn)的位置來確定缺陷距探測面的距離，實(shí)現(xiàn)缺陷定位;通過回波幅度來判斷缺陷的當(dāng)量大小。

2、超聲波檢測優(yōu)缺點(diǎn)

超聲波探傷優(yōu)點(diǎn)是檢測厚度大、靈敏度高、速度快、成本低、對人體無害，能對缺陷進(jìn)行定位和定量。超聲波探傷對缺陷的顯示不直觀，探傷技術(shù)難度大，容易受到主客觀因素影響，以及探傷結(jié)果不便于保存，超聲波檢測對工作表面要求平滑，要求富有經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員才能辨別缺陷種類、適合于厚度較大的零件檢驗(yàn)，使超聲波探傷也具有其局限性。超聲波探傷儀的種類繁多，但脈沖反射式超聲波探傷儀應(yīng)用最廣。一般在均勻材料中，缺陷的存在將造成材料不連續(xù)，這種不連續(xù)往往有造成聲阻抗的不一致，由反射定理我們知道，超聲波在兩種不同聲阻抗的介質(zhì)的界面上會發(fā)生反射。反射回來的能量的大小與交界面兩邊介質(zhì)聲阻抗的差異和交界面的取向、大小有關(guān)。脈沖反射式超聲波探傷儀就是根據(jù)這個原理設(shè)計的。脈沖反射式超聲波探傷儀大部分都是A掃描式的，所謂A掃描顯示方式即顯示器的橫坐標(biāo)是超聲波在被檢測材料中的傳播時間或者傳播距離，縱坐標(biāo)是超聲波反射波的幅值。譬如，在一個工件中存在一個缺陷，由于缺陷的存在，造成了缺陷和材料之間形成了一個不同介質(zhì)之間的交界面，交界面之間的聲阻抗不同，當(dāng)發(fā)射的超聲波遇到這個界面之后就會發(fā)生反射，反射回來的能量又被探頭接收到，在顯示器屏幕中橫坐標(biāo)的一定的位置就會顯示出來一個反射波的波形，橫坐標(biāo)的這個位置就是缺陷波在被檢測材料中的深度。這個反射波的高度和形狀因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性質(zhì)。

三、埋入地下的常見煤氣管道

1、鍍鋅管：鍍鋅層易出現(xiàn)磨損脫落，管壁銹蝕堵塞管道，以及產(chǎn)生水垢和滋生細(xì)菌，不僅實(shí)際使用壽命都不足10年，還給日常的生活埋下了疾病的隱患。2、復(fù)合管：復(fù)合管是取代鍍鋅鋼管形成的第二輪熱潮的管材，按金屬管的位置不同，復(fù)合管有三種類型：（1）金屬管在外側(cè)，如襯塑鋼管、涂塑鋼管、鋁合金襯塑管等;（2）金屬管在內(nèi)側(cè)，如塑覆銅管、塑覆不銹鋼管等;（3）金屬管在中間，如鋁塑復(fù)合管、鋼骨架塑料復(fù)合管、內(nèi)外涂塑復(fù)合管等;3、銅管：從熱水管擴(kuò)大應(yīng)用至冷水管;從高標(biāo)準(zhǔn)建筑擴(kuò)大應(yīng)用至中標(biāo)準(zhǔn)建筑，但近些年來，由于人們對“藍(lán)水“現(xiàn)象的重視，以及期貨市場的惡意炒作，在一定程度上影響了銅管的進(jìn)一步應(yīng)用。而鑄鐵管在建筑給水管材的應(yīng)用環(huán)境上有諸多限制，人們關(guān)注的焦點(diǎn)則集中在不銹鋼管上[1]。4、不銹鋼管：不銹鋼是一種無污染的金屬材料，物理性能優(yōu)良，性價比高、一勞永逸，不銹鋼不僅在食品工業(yè)包括飲料，乳品，釀造，制藥工業(yè)，餐具炊具等行業(yè)，并且還廣泛用于對材料安全性和清潔性要求極高的醫(yī)用人體如各種支架、人工關(guān)節(jié)和體內(nèi)鋼釘?shù)取?/p>

四、超聲波檢測鋼管

1、超聲波檢測鋼管缺陷要點(diǎn)。由于外圓并不是嚴(yán)格意義上的圓，表面比較粗燥，自動掃描波動較大，管徑徑小于1.0m時應(yīng)埋設(shè)雙管;管徑在1.0～2.5m時應(yīng)埋設(shè)三根管;管徑2.5m以上應(yīng)埋設(shè)四根管。聲波檢測管宜采用鋼管、塑料管或鋼質(zhì)波紋管，其內(nèi)徑宜為50～60mm。鋼管宜用螺紋連接，管的下端應(yīng)封閉，上端應(yīng)加蓋，檢測管可焊接或綁扎在鋼筋籠的內(nèi)側(cè)，檢測管之間應(yīng)相互平行。2、具體方法。（1）焊縫檢測一般采用一種K值探頭，利用一次反射法在焊縫的單面雙側(cè)對整個焊接接頭進(jìn)行檢測。當(dāng)母材厚度大于46mm時，采用雙面雙側(cè)直射法檢測。對于要求比較高的焊縫，根據(jù)實(shí)際需要也可將焊縫余高磨平，直接在焊縫上檢測。（2）檢測區(qū)域的寬度是焊縫本身，再加上焊縫兩側(cè)各相當(dāng)于母材厚度的30%的一段區(qū)域，這個區(qū)域最小為5mm，最大為10mm。（3）探頭移動區(qū)應(yīng)清除焊接飛濺、鐵屑、油垢及其它雜質(zhì)。檢測表面應(yīng)平整光滑，便于探頭的自由掃查，其表面粗糙度Ra應(yīng)小于等于6.3μm，一般應(yīng)進(jìn)行打磨。Ⅰ.采用一次反射法檢測時，探頭移動區(qū)應(yīng)不小于1.25P;P=2TK。式中：P--跨距，mm;T--母材厚度，mm;K--探頭K值。Ⅱ.采用直射法檢測時，探頭移動區(qū)應(yīng)不小于0.75P。（4）去除余高的焊縫，應(yīng)將余高打磨到與相鄰母材平齊.保留余高的焊縫，如果焊縫表面有咬邊.較大的隆起和凹陷等也應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男弈?，并作圓滑過渡，以免影響檢測結(jié)果的評定。

參考文獻(xiàn)

[1]《超聲波檢測》中國機(jī)械工程協(xié)會無損檢測分會編寫.機(jī)械工業(yè)出版社，2009年10月第一版.

[2]郭偉主編.《超聲檢測》.機(jī)械工業(yè)出版社，2014-09-01.第一版.