長距離管道超聲導(dǎo)波聚焦檢測系統(tǒng)

 ：劉玉鑫

埋地管道腐蝕檢測系統(tǒng)etest 超聲導(dǎo)波檢測儀儀器應(yīng)用低頻導(dǎo)波技術(shù)，超聲導(dǎo)波用于檢驗(yàn)管道的腐蝕或沖蝕，導(dǎo)波儀器能夠100%覆蓋管道壁厚。超聲導(dǎo)波檢測系統(tǒng)設(shè)備在一個測試點(diǎn)可以沿著管道向兩端發(fā)射低頻超聲導(dǎo)波，低頻超聲導(dǎo)波測試儀可以傳播很長的距離，低頻超聲導(dǎo)波設(shè)備甚至在保溫層下面?zhèn)鞑?，反射的回波由儀器接收，導(dǎo)波探傷儀由此評價(jià)管道的腐蝕情況。低頻超聲導(dǎo)波技術(shù)正在被廣泛的接收為管道和管網(wǎng)評估的有效工具，PI長距離超聲導(dǎo)波測試儀尤其在對其實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)很困難的或因?qū)嵤z驗(yàn)的費(fèi)用昂貴的場合，埋地管道腐蝕檢測系統(tǒng)更易發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢。檢測埋地管道腐蝕檢測儀迅速檢測埋地管道腐蝕檢測系統(tǒng)，性能可靠，檢測效率很高。

一、低頻導(dǎo)波檢測儀技術(shù)優(yōu)勢：

• 管道100%快速檢測，覆蓋管道所有檢測區(qū)域；

• 新增加的聚焦功能能夠選擇性的對重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步檢測，并確定其周向位置；

• 采用多探頭模塊操作，不會造成任何缺陷的漏檢；

• 高效檢測，在同一位置可以檢測幾十米到上百米的距離，并可雙向檢測更長的距離；

• 檢測精度高，對管道內(nèi)外腐蝕具有同樣的靈敏度；

• 無法到達(dá)區(qū)域的檢測，如套管、穿公路、過河等埋地管線、水下管線；

• 降低檢測成本，除探頭安裝區(qū)域外，可不開挖、不拆保溫層；

• 自動識別縱波和扭轉(zhuǎn)波，可區(qū)分管道的腐蝕情況和管道的特征（焊縫、支撐、彎頭、三通等）；

• 超聲導(dǎo)波模塊式探頭，將探頭組合到相應(yīng)管徑的膨脹圈上，高適用性和性價(jià)比，zui大檢測管徑達(dá)72英寸；

• 適應(yīng)各種檢測現(xiàn)場，采用電池供電，工作時(shí)間可以達(dá)到12小時(shí)；

• 高靈敏度，低信噪比，定位準(zhǔn)確；

• 與計(jì)算機(jī)高速通訊，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集和快速自動特征分析，自動生成檢測報(bào)告；

• 無需液體耦合，采用內(nèi)置氣泵向探頭施加壓力保證探頭與管體充分接觸。

二、長距離超聲導(dǎo)波檢測系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：

檢測管道類型：無縫管、縱焊管、螺旋焊管；

管道材料：C & CMn 鋼、奧氏體不銹鋼、二重不銹鋼；

檢測管道情況：埋藏管道、水下管道、高架管道、帶有套管的管道、垂直水平管道、管道涂層、聚氨基甲酸酯泡沫保溫層、巖棉保溫層、環(huán)氧樹脂涂層、瀝青環(huán)氧樹脂涂層、PVC 涂層、油漆、瀝青卷繞；

檢驗(yàn)管道范圍：石油化工廠的管網(wǎng)、碼頭管線、管區(qū)的連接管網(wǎng)、發(fā)電廠的管網(wǎng)、海洋平臺豎管、球管柱腿；

管道直徑：2 - 48" 為商業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)型號，大于48-72"定制 ；

探頭溫度范圍：+5°C — +125ºC

缺陷定位類型：外部腐蝕、內(nèi)部腐蝕或沖蝕、環(huán)向裂紋、焊縫錯邊、焊接缺陷、疲勞裂紋

檢測精度：橫截面積的3%

可靠精度：橫截面積的9%

定位精度：±10cm

檢測距離：理想狀況±180米

三、PI導(dǎo)波檢測系統(tǒng)設(shè)備組成：

1、etest聚焦系統(tǒng)

TWI超聲導(dǎo)波聚焦系統(tǒng)MK3主機(jī)為新設(shè)計(jì)的24通道聚焦多模塊檢測系統(tǒng)，是在以前性能*的12通道的基礎(chǔ)上改進(jìn)型號，其操作方式與12通道主機(jī)相同，但是其發(fā)射能量卻增加了50%，為更大的檢測距離和更高的精度提供強(qiáng)大的電壓。

超聲導(dǎo)波能夠產(chǎn)生導(dǎo)波技術(shù)中使用三種主要的波形，縱向、扭轉(zhuǎn)和彎曲波。設(shè)計(jì)如同相控陣使用，能夠使超聲聲束聚焦到管線上任意一點(diǎn)以提高缺陷的檢測和鑒別能力，并且可以確定缺陷的環(huán)向位置。

    導(dǎo)波主機(jī)內(nèi)部具有內(nèi)置鋰電池塊，充電一次可以滿足12小時(shí)工作的需要。并且將氣泵內(nèi)置到主機(jī)中，充氣壓力0-70PSI可調(diào)，使現(xiàn)場操作更加簡單化。

2、超聲導(dǎo)波設(shè)備膨脹圈

新型的一體化膨脹圈使用碳纖維材料制造，重量減輕60%。設(shè)計(jì)可以使管網(wǎng)間距降低到65mm，對多密集管網(wǎng)運(yùn)行的檢驗(yàn)至關(guān)重要。膨脹圈使用快速插銷快速固定在管道上。

  3、低頻超聲導(dǎo)波多模式模塊

新型的多模式模塊可以安裝5個傳感器，其中3個為縱波傳感器，另外2個為扭轉(zhuǎn)波傳感器。多模式模塊操作指的是etest®系統(tǒng)能夠在一次檢測中進(jìn)行縱波和扭轉(zhuǎn)波兩種操作。應(yīng)用這兩種不同形式的波可以收集到所檢測管道的更全面的信息。

Mini（微型）模塊

為1.5-5英寸管線設(shè)計(jì)的超小型模塊，應(yīng)用于難以接近區(qū)域的小直徑管道，管道暴露長度只需230mm。采用激光燒結(jié)金屬矩陣復(fù)合材料，帶鍍鋁插針，重量減輕75%。

4、新軟件

2.0版本的軟件已經(jīng)與新的硬件相匹配，也可以使用在現(xiàn)有的設(shè)備上，操作環(huán)境為Windows™ 2000/XP ，并且能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集和快速地自動特征分析，15分鐘內(nèi)就可以完成數(shù)據(jù)的采集和現(xiàn)場分析。

1）軟件具有全頻掃查功能，能夠一定的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行全頻數(shù)據(jù)采集，這樣就可以優(yōu)化檢測頻率。

2）DAC曲線能夠自動生成焊縫峰值顯示的曲線，即：-14 dB 曲線。

3）數(shù)據(jù)解釋能力大幅提高，鼠標(biāo)單擊即可實(shí)現(xiàn)顯示的轉(zhuǎn)化。

4）軟件具有自動報(bào)告生成功能，及Word編輯功能，大大的提高檢驗(yàn)效率。

5）增加了*的超聲波聚焦技術(shù)，使檢測靈敏度達(dá)到管道壁厚腐蝕的3%，比原來提高了6%，zui高精度達(dá)到1%；通過軟件調(diào)節(jié)，可以將超聲波能量集中在的位置，提高了檢驗(yàn)精度；

6）消除了管道彎頭對超聲波傳輸?shù)挠绊懀钩暡ㄔ谕ㄟ^管道彎頭后，傳播能量衰減減少。

                                                                                            四、檢測原理：

etest導(dǎo)波系統(tǒng) 采用低頻導(dǎo)波技術(shù)，操作頻率剛好在可聽頻率以上，聲波從固定在管道周圍的探頭環(huán)發(fā)射。這些低頻（屬超聲波范疇）必須以適當(dāng)?shù)穆暡Ｊ疆a(chǎn)生。該頻率范圍不需要液體進(jìn)行耦合，采用機(jī)械或氣體施加到探頭的背面以保證探頭與管道表面接觸，從而達(dá)到超聲波良好的耦合。管道環(huán)向的超聲波探頭均勻的間隔排列，使得聲波以管道軸芯為對稱傳播。

導(dǎo)波的傳播主要被聲波的頻率和材料的厚度控制，在遇到管道壁厚發(fā)生變化的位置，無論增加或減少，一定比例能量被反射回到探頭，因此為檢測不連續(xù)性提供了機(jī)理。在這種情況下，管道的特征如環(huán)行焊縫、壁厚的增加在管道周向是對稱的，因此上升的環(huán)向波峰被均勻的反射回來。而反射的聲波也是對稱的，由特優(yōu)良的相同的聲波模式作為入射波，在有腐蝕的區(qū)域，厚度的減少將被集中，導(dǎo)致入射聲波的散射附加到反射并發(fā)生模式轉(zhuǎn)換。因此組成的反射波模式加上模式轉(zhuǎn)換組份。模式轉(zhuǎn)換聲波由于不統(tǒng)一的聲源趨于產(chǎn)生管道彎曲波，該信號的出現(xiàn)是不連續(xù)的強(qiáng)烈顯示，如腐蝕。etest 能夠檢測和區(qū)分對稱波和彎曲波，并且能顯示這兩種聲波。被顯示的反射作為提純的信號，在幅度與距離的A掃描顯示中，與常規(guī)的超聲波顯示相似，但是測量的時(shí)間基為幾十米，而不是厘米。

A 導(dǎo)波掃描顯示

在A掃描的的信號被解釋之前，DAC曲線被放到顯示器上，隨距離逐漸的衰減來自管道的環(huán)焊縫的信號，制作了真實(shí)的反射器，設(shè)置DAC曲線。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們知道環(huán)焊縫（有正常的焊高）反射比管道的端部（即全反射）弱14dB（5的系數(shù)），此外，經(jīng)驗(yàn)也給出了管道壁厚9%截面損失產(chǎn)生比環(huán)焊縫遠(yuǎn)小于12dB的信號，26dB水平線被作為評價(jià)信號的門檻。在A掃描上，有4個DAC曲線：

0 dB 長距離超聲導(dǎo)波曲線

管道端部或法蘭為近全反射，在試驗(yàn)室的單根長管上可以證實(shí)，可以被作為設(shè)置參考靈敏度，該參考一般為0dB反射。如果顯示在A掃描顯示上，DAC曲線是黑色的曲線。

-14dB 導(dǎo)波探傷儀曲線

現(xiàn)場的環(huán)焊縫典型地提供20%（-14dB）管道端部的當(dāng)量反射率，同時(shí)從焊縫到焊縫有少量的變異，該前提在實(shí)踐中沒有很好的把握住。在A 掃描圖上-14dB的DAC曲線是藍(lán)色的線。

-26 dB超聲導(dǎo)波曲線

管道壁厚截面損失的9%與管道端部反射率的5%（-26dB）相當(dāng)，在A掃描的圖上，該門檻水平是綠色的線，判為異常線。異常接近但沒有超過-26dB曲線，一般被判定為小缺陷，超過-26dB曲線為中等曲線，大于-26dB線直到-14dB線為嚴(yán)重缺陷。

-32 dB導(dǎo)波檢測系統(tǒng)曲線

–32dB 曲線為有效的測試范圍的決定因素，該因素使得可重復(fù)的異常有一個6dB的或更好的信噪比。為了有效的解釋測試數(shù)據(jù)以及對于小異常充當(dāng)測試范圍和靈敏度，知道信噪水平是必要的。