什么是導波測試
編輯導波測試(GWT)是一種無損評估方法。該方法采用沿細長結構傳播同時受其邊界引導的聲波。這允許波傳播很長的距離而幾乎沒有能量損失。如今,導波測試被廣泛用于檢查和篩選許多工程結構,特別是世界各地的金屬管道檢查。在某些情況下,可以從一個位置檢查數百米。也有一些用于檢查鐵軌、桿和金屬板結構的應用。
雖然導波檢測通常也被稱為導波超聲檢測(GWUT)或超聲導波(UGWs)或遠程超聲檢測(LRUT),但它與傳統的超聲檢測有著根本的區別。檢查中使用的頻率取決于結構的厚度,但導波測試通常使用10kHz到幾MHz范圍內的超聲波頻率。在某些情況下可以使用更高的頻率,但檢測范圍會顯著降低。此外,導波的基礎物理學比體波更復雜。許多理論背景已在另一篇文章中討論過。
導波測試的歷史
編輯對在結構中傳播的導波的研究最早可以追溯到1920年代,主要受到地震學領域的啟發。從那時起,對圓柱結構中導波傳播的分析研究有了更多的努力。直到1990年代初,導波測試才被認為是工程結構無損檢測的實用方法。今天,GWT被用作石油、天然氣和化工行業的綜合健康監測程序。
工作原理(管道檢查)
編輯技術人員(右)執行導波測試。使用導波測試(GWT)進行管道檢查的示例。機械應力波是通過安裝在管道表面周圍的換能器陣列產生的。電信號由便攜式電子單元驅動。采集完成后,將結果顯示在計算機上以供進一步分析。導波測試數據的典型示例同時顯示A掃描類型(底部)和C掃描類型(頂部)結果。綠色帶表示換能器陣列的位置。
與傳統的超聲波不同,管道幾何結構存在無數種導波模式,它們通常可以分為三類,即扭轉模式、縱向模式和彎曲模式。這些波模式的聲學特性是管道幾何形狀、材料和頻率的函數。預測波模式的這些特性通常依賴于大量的數學建模,通常以稱為色散曲線的圖形表示。
在管道的導波測試中,低頻換能器陣列連接在管道的圓周上,以產生軸向對稱的波,該波沿管道在換能器陣列的前向和后向傳播。扭波模式是最常用的,盡管縱向模式的使用有限。該設備以脈沖回波配置運行,其中換能器陣列用于信號的激勵和檢測。
在管道橫截面發生變化或局部剛度發生變化的位置,會產生回聲。根據回波的到達時間和特定頻率下波模式的預測速度,可以準確計算出特征相對于換能器陣列位置的距離。導波測試使用距離幅度曲線(DAC)系統在估計特定距離處反射的橫截面變化(CSC)時校正衰減和幅度下降。DAC通常針對一系列具有已知信號幅度的回波(例如焊接回波)進行校準。
一旦設置了DAC電平,信號幅度就會與缺陷的CSC很好地相關。GWT不直接測量剩余壁厚,但可以將缺陷嚴重程度分為幾個類別。這樣做的一種方法是利用激勵信號的模式轉換現象,其中軸對稱波模式的一些能量在管道特征處轉換為彎曲模式。模式轉換的數量提供了對缺陷圓周范圍的準確估計,并且與CSC一起,操作員可以建立嚴重程度類別。
GWT的典型結果以A掃描樣式顯示,其反射幅度與與換能器陣列位置的距離有關。在過去幾年中,一些先進的系統已經開始提供C掃描類型的結果,其中每個特征的方向都可以很容易地解釋。這在檢查大型管道時非常有用。
導波測試的特點
編輯優點
- 快速篩選服務中的退化(遠程檢查)——有可能實現數百米的檢查范圍。
- 檢測內部或外部金屬損失
- 降低進入成本-絕緣線的絕緣層去除最少,支架下的腐蝕無需提升,在高架位置檢查,最少需要腳手架,以及檢查道路交叉口和埋地管道。
- 數據被完整記錄。
- 全自動數據收集協議。
缺點
- 數據的解釋高度依賴于操作員。
- 難以發現小的點蝕缺陷。
- 在檢查靠近附件的區域時不是很有效。
- 找不到漸進的墻體損失。
- 需要良好的程序
標準清單
編輯英國標準(BSI)
- BS9690-1:2011,無損檢測。導波測試。一般指導和原則
- BS9690-2:2011,無損檢測。導波測試。管道、管道和結構管導波測試的基本要求
ASTM國際(ASTM)
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