超声导波在液化气管道检测中的应用

　　超声导波(Ultrasonic Guided Wave)是一种新的无损检测技术,正被广泛应用于压力管道的检测。随着人们对其了解和研究的不断深入,应用前景非常广阔。最近江苏省锅检所使用从英国进口的超声导波仪Wavemaker SE16,对某石化公司的液化气管道进行了导波检测,取得了较好的结果。

　　1　导波无损检测概述

　　(1)导波是一种被称为扭曲波(TorsionalWave)的波(图1a),属于超声波范围。超声纵波受被测管道内液体介质流动的影响很大(图1b),但在导波检测时,液体在管道中流动是允许的。这主要由于导波的传播在管壁中进行,并且换能器(即探头)发射的导波沿着管壁两个方向传播,可探测100%的管壁体积(图2)。

　　(2)导波通常使用频率f<100 kHz,较常规超声波检测频率低很多,所以导波具有传播距离远的特点,使检测效率大大提高。

　　(3)导波检测采用多探头形式。所有探头都被安装在一个柔性环上(管径<152.4 mm时使用刚性环),柔性环包裹在需要检测的管道外表面,给柔性环充气至1.5 kg/cm2(增加压力使其耦合良好)。检测时无需耦合剂,导波在传入管壁的同时发生波型转换(图3)。

　　(4)导波检测结论的评价。当导波传输过程中遇到缺陷时(缺陷在径向截面有一定的面积),导波会在缺陷处返回一定比例的反射波,因此可根据反射波来发现和判断缺陷的大小。导波的检测灵敏度用管道环状截面上的金属缺损面积的百分比评价,目前的检测水平可达3%,即当缺损面积达到总截面积3%便可检出。导波检测软件提供了一个“ECL”(Estimated Cross Sectional Loss)的指标,用以判断金属缺损面积的百分比,ECL包含两层意思,即总截面上面积的变化百分比和该缺损截面上面积的变化。

　　(5)导波设备和计算机结合生成的图像可供专业人员分析和判断,35 kHz探头生成的波形如图4所示。

　　(6)导波软件为专业人员提供的信息有波幅波形出现位置、波形特征(如来自轴对称类焊缝的黑波、来自非轴对称类(如法兰)红波以及判断缺损方向的辅助紫波)、DAC曲线(以虚线表示,由其可大致判断截面缺损的大小)以及频率(由计算机自动生成,也可改动,调整时要根据管道的具体情况和专业人员的工作经验来实施)。

2　检测

　　2.1　检测条件

　　江苏省锅检所对某石化公司液化气管道进行超声导波检测,管道规格219 mm×6 mm,总长4 174 m,为架空管道,平均高度>7 m,传输介质为液化气。拟定为在线检测,检测时管内的工作状况不变。对温度和压力无特殊要求。该管道为保温管道,保温介质为岩棉,平均厚度≮10 cm。