艦船流體管道無損檢測技術應用的可行性分析

劉林林

艦船流體管道無損檢測技術應用的可行性分析

劉林林

（無錫市毅恒工程檢測有限公司，江蘇 無錫214400）

對艦船流體管道無損檢測技術的應用可行性進行分析，主要是對超聲導波、聲發射和磁漏技術三種新型無損檢測技術進行分析，重點探討其在流體管道檢測中的應用效果，對以上技術的不足和未來發展進行研究。

超聲導波；艦船流體管道；無損檢測技術；可行性；聲發射

流體管道在使用過程中容易出現裂紋、腐蝕坑等多種缺陷，對流體管道的安全使用造成嚴重的不良影響，因此提升流體管道的檢驗缺陷發現率十分有必要。無損檢測技術的逐漸提升，有效提升了流體管道檢測的可靠性和安全性。

1　新型流體管道的檢測技術介紹

（1）超聲導波。導波屬于超聲波，可以在波導結構中傳播。該種波有著頻散特征，一次的激發導波可以在類型不同的材料和幾何形狀中展現不同的頻率和速度，因而可以采用頻散曲線來描述，一旦工件內部存在缺陷引起的結構問題后，則收到的導波回波則會出現不同的變化，隨后對存在的波形進行分析，實現對缺陷的判斷和定位。當前使用的導波檢測主要是單一的L（0，2）模態的導波，該種類型的導波在管線中進行傳播，會由于自身的衰減而降低覆蓋范圍，同常規使用的脈沖時差超聲波的逐點檢查對比，導波檢測可以實現較長距離的檢測，不但可以將焊接接頭內部的問題檢測出來，還能實現管內外表面、材料內部等方面的缺陷檢測，特別是針對管內大面積的腐蝕，可以實現快速檢測。國內的導波檢測技術，起步時間較晚，很多研究專家和機構已經開始實施實驗室仿真，目的在于對多模態的導波進行激勵和接收，導波檢測設備在成型后，則可以實現對缺陷波形的分析以及處理。

（2）磁記憶檢測法。磁記憶檢測技術的發展基礎是傳統的磁粉檢測技術，該技術同樣可以實現無損檢測，因而也叫作漏磁檢測。該技術是由俄羅斯的科學家在20世紀90年代提出的。在地磁場中，鐵磁性材料的性能可以在應力集中區一級形狀突變區中發生永久的變化，因而存在磁記憶的能力，實現金屬構件表面的磁導率遠小于其他范圍，最終形成漏磁場，對漏磁場進行檢測可以確定被檢驗設備的應力集中區和形狀突變區。同傳統的磁粉檢測對比，該技術不僅不用依靠外界磁場的幫助，同時還具備便攜和快速檢測缺陷以及應力集中區等優點。

（3）聲發射檢測。聲發射是利用固體材料以及構建在外力的作用下產生變形或是斷裂的過程中，將儲存的應變能陸續的釋放而產生瞬時彈性波的狀況，在接受和分析材料的聲發射信號后，對材料的性能進行評價，同時對構建的破壞過程進行檢測，實現對設備的損傷探查。聲發射檢測的原理圖如圖1所示。若被檢測的工件中出現活動性缺陷，則在外加應力下就會在缺陷部位釋放彈性波，被工件表面的傳感器所接受后，進行放大和處理，對收集的波形進行分析，確定其性質。聲發射檢測是動力學檢測的范圍，該檢測技術對線性缺陷十分敏感，可以對連續的缺陷的管線信息進行實時監測。

圖1　聲發射檢測的原理

2　新型無損技術在流體管道檢測中的應用

當前我國學者主要探究的是導波在流體管道中的傳播，并給激勵導波方式基本上是采用壓電式或是激光發特性，磁致伸縮效應的激勵手段相對較少。相關研究中檢測出了利用磁致伸縮導波傳感器在某艦船管道中的檢測，檢測出了充分非粘性流體管道中存在的缺陷，并在分析檢測信號的基礎上，討論了導波檢測法在艦船流體管道無損檢測中的可行性。

按照相關要求，工業的壓力管道要接受定期的檢驗，常規無損檢測的方法無法實現在線檢測以及壽命的估算。但是以上介紹的三種新型檢測技術的應用，可以實現對早期問題的檢測同時實現在線檢測。尤其是在電力和石化業中，比如在護理發電中存在大量水汽和水的管道中，就能利用磁記憶檢測技術，保證在正常的生產和運行中實施在線檢測，做出早期診斷，找出應力的集中點，并對其進行重點監控，同時還可以結合使用聲發射檢測技術，對活動性的缺陷進行查找，找出泄漏的位置。聲發射檢測技術同時可以對地下埋管中存在的泄漏進行檢測。在較長管線的缺陷檢查中導波檢測十分有效，針對架空的管線檢測長度在理論上可以長達幾百米。十分有利于縮小檢驗范圍，切實提高檢出率。當前研究重點為以下幾點：研究導波的模態，分析不同模態導波對不同缺陷的敏感性；信號分析，找出較為有效的去噪方法，分析接收到的不同信號的特征，準確分析出缺陷信號；建立信號中的缺陷數據庫，對檢測標準進行完善。

3　結語

綜上可知，以上三種檢測技術在管道無損檢測中的應用，不但可以降低檢驗的成本，同時還能提升壓力管道的檢驗效率。并且在役管線的診斷以及壽命的估算都十分重要。但是當前還存在一定的問題：很多技術都停留在實驗室階段，并未實現市場化；另一方面，相關的配套設施和檢測標準沒有制定，仍舊需要實現制度化標準。因此將這些檢測技術進行推廣還需要做出進一步的努力。實現多模態導波檢測儀的開發，形成多種缺陷現場供應的成熟超聲導波檢驗設備；對聲發射信號的處理和分析能力需要進一步提升，保證檢驗結果的準確和有效；快速推進檢驗標準的編制、發布和實行。

［1］雷玉蘭.新型無損檢測技術在壓力管道在線檢測中的應用研究［J］科技資訊，2012，（23）：1.

［2］劉勇，沈立華，王悅民.基于超聲導波的艦船流體管道無損檢測技術可行性研究［J］.無損探傷，2012，（5）：8-11.

收稿日期：2016-03-05

作者簡介：劉林林（1987-），男，江蘇連云港人，大學本科，助理工程師，主要研究方向：無損檢測應用。

Feasibility Analysis of Application of Ships Fluid Pipe Nondestructive Detection Technology

LIU Lin-lin
（Wuxi Yiheng Engineering Detection CO.，LTD.，Wuxi，Jiangsu 214400，China）

This paper ana1yzes the feasibi1ity of ship f1uid pipe1ine nondestructive detection techno1ogy，main1y the three kinds of techno1ogies of u1trasonic guided wave，acoustic emission and magnetic 1eakage，it a1so discusses the app1ication effect of the techno1ogies in the f1uid pipe1ine detection，and studies the shortcomings and future deve1opment.

u1trasonic guided wave；ship f1uid pipe；nondestructive testing techno1ogy；feasibi1ity；acoustic emission

TG115.28

A

2095-980X（2016）03-0071-01

2016-03-08

邵修緣（1989-），男，江蘇儀征人，大學本科，助理工程師，主要研究方向：環保除塵設備。