超聲界面波在充液雙金屬復合管道中的傳播特性分析

孔令天， 李 兵， 張云飛， 李明航， 王家琪

(西安交通大學機械制造系統工程國家重點實驗室， 西安 710049)

復合管道由兩種或兩種以上材料復合而成，利用各層材料的特性抵抗運輸介質的腐蝕和外界環境的侵蝕，大大提高了管道的使用壽命和環境適應性。金屬復合管道利用耐蝕金屬襯里進行管材的防腐改性，借助基管力學性能保證強度，極大降低了管道腐蝕泄露的概率、起到較好的防腐作用，是解決管線腐蝕問題的一種相對安全和經濟的辦法[1]。

目前，復合管道的檢測常常采用超聲導波的方法。超聲導波法是根據超聲導波在波導結構中能量衰減小、傳播距離遠的特點，用于管道系統的大規模無損檢測。在管道的一端激勵某種模態的超聲導波，在管道合適位置接收超聲導波的回波信號，通過分析回波信號，判斷管道內部的狀況[2]。與傳統檢測技術相比，超聲導波法檢測具有檢測方便、檢測速度快、檢測距離長、檢測范圍廣等優點[3]。

超聲界面波是沿介質界面傳播的一種超聲導波，可以對介質的界面位置進行檢測。根據相鄰介質的不同，超聲界面波可以劃分為Stoneley波[4]、Scholte波[5]、Rayleigh波[6]。Stoneley波是沿兩半無限大固體介質界面傳播的界面波，最先被Stoneley發現，又稱固-固界面波；Scholte波是沿固體和液體界面傳播的界面波，又稱固-液界面波；Rayleigh波稱為表面波，是沿固體和氣體界面傳播的界面波，又稱固-氣界面波[7]。相比于單層管道，不同材料層的相鄰界面是復合管道特有的幾何位置。……