超聲導(dǎo)波是機(jī)械波在空間有限的介質(zhì)內(nèi)多次往復(fù)反射并進(jìn)一步產(chǎn)生復(fù)雜的疊加干涉以及幾何彌散形成的。其用于長(zhǎng)輸管道檢測(cè)中，常常將傳感器沿外壁均勻布置一周，用陣列形式激勵(lì)出一束超聲能量脈沖，并通過(guò)不同的加載方式激勵(lì)出不同的導(dǎo)波模態(tài)。超聲能量脈沖充斥著管道整個(gè)圓周方向和整個(gè)管壁厚度并向遠(yuǎn)處傳播，遇到缺陷時(shí)會(huì)在缺陷處返回一定比例的反射波，探頭陣列接收反射波信號(hào)并進(jìn)行波形轉(zhuǎn)換，進(jìn)而識(shí)別和判斷缺陷位置和大小。導(dǎo)波檢測(cè)原理如圖所示。

超聲導(dǎo)波檢測(cè)原理示意圖

在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，受管道中導(dǎo)波的多模態(tài)特性和模態(tài)轉(zhuǎn)換、導(dǎo)波與管道狀態(tài)及管道中的不同缺陷或損傷相互作用等影響，回波往往呈現(xiàn)出不同的特征，這大大增加了導(dǎo)波信號(hào)的分析難度。目前，常用的超聲導(dǎo)波激勵(lì)和接收方式有壓電式、電磁式和脈沖激光式3種。管道檢測(cè)中沿管道軸向傳播的超聲導(dǎo)波模態(tài)主要有縱向模態(tài)、扭轉(zhuǎn)模態(tài)和彎曲模態(tài)，目前使用較多的是扭轉(zhuǎn)模態(tài)。導(dǎo)波的頻散現(xiàn)象和多模態(tài)特性使得導(dǎo)波能以多種波結(jié)構(gòu)和加載方式實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、大范圍的管道缺陷檢測(cè)。

利用電磁式導(dǎo)波檢測(cè)設(shè)備，調(diào)節(jié)探頭頻率和設(shè)備的發(fā)射功率，通過(guò)對(duì)多種規(guī)格、多類缺陷的無(wú)縫鋼管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集波形并分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)射頻率越高，缺陷波峰越尖銳，分辨率越高，但隨著頻率的繼續(xù)增大，傳播能量衰減增大，信號(hào)波幅反而減弱。此外，信號(hào)波幅與設(shè)備的發(fā)射功率大小成正相關(guān)，但是設(shè)備發(fā)射功率增大的同時(shí)，信噪比反而降低，不利于特征信號(hào)與雜波信號(hào)的識(shí)別和判斷。

超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)能夠進(jìn)行缺陷快速篩查，并對(duì)缺陷嚴(yán)重程度進(jìn)行初步分級(jí)。但是多重缺陷會(huì)造成超聲導(dǎo)波產(chǎn)生疊加效應(yīng)，且對(duì)于存在多種形貌特征的管段，極易出現(xiàn)波形轉(zhuǎn)換與能量損失。目前超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)還無(wú)法精確定量缺陷的尺寸，因此在使用超聲導(dǎo)波檢測(cè)管道時(shí)，主要作為識(shí)別懷疑區(qū)的快速檢測(cè)手段，如需準(zhǔn)確定位和定量缺陷，還需要借助于其他無(wú)損檢測(cè)手段進(jìn)行精確的檢測(cè)與分析判斷。

與傳統(tǒng)的管道超聲檢測(cè)技術(shù)需逐點(diǎn)檢測(cè)、需拆除管道外部包裹物和打磨出金屬光澤、需開(kāi)挖埋地管道等相比，超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)只需局部剝離管道包覆層，即可實(shí)現(xiàn)埋地管線不開(kāi)挖、長(zhǎng)距離檢測(cè)，有效提高檢測(cè)效率、降低檢測(cè)成本。

作者簡(jiǎn)介：閆朔，1993年生，碩士研究生，國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)（徐州）管道檢驗(yàn)檢測(cè)有限公司工程師，從事管道無(wú)損探傷研究工作。聯(lián)系方式：18552922729，15151988590@163.com。