鋼管的超聲波檢測（超聲波檢測技術原理）

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鋼管的超聲波檢測是一種無損檢測技術，它利用超聲波在傳播過程中遇到缺陷（如裂紋、氣泡等）時會產生反射或散射現象的原理來檢測鋼管的內部和表面缺陷。這種檢測方法具有非接觸性、速度快、成本低等優點。，，超聲波檢測技術的工作原理是：通過發射超聲波探頭，向鋼管內部發射超聲波波束，當超聲波遇到鋼管內部的缺陷時，部分聲波會被反射回來，形成反射信號。通過接收器接收到這些反射信號，并將其與標準波形進行比較，可以確定缺陷的位置、大小和形狀等信息。，，超聲波檢測技術廣泛應用于石油、天然氣管道、船舶、橋梁、鋼結構等領域，用于確保鋼管的安全性和可靠性。通過對鋼管進行定期的超聲波檢測，可以及時發現并處理潛在的安全隱患，從而避免事故的發生。

一、鋼管超聲波檢測原理

超聲波檢測技術原理是利用超聲波在材料中的傳播特性，通過檢測超聲波的反射、折射、散射等信息，來獲取材料內部結構、缺陷等信息。超聲波是指頻率高于20kHz的聲波，其波長較短，能量集中，穿透力強。在鋼管檢測中，當超聲波遇到鋼管內部的缺陷（如裂紋、孔洞等）與鋼管底面時就會分別發生反射波，通過分析這些反射波就可以判斷缺陷的位置和大小等信息。

二、鋼管超聲波檢測設備

（一）龍門架式超聲波檢測系統

特點與適用范圍
- 可配置用于檢測縱向缺陷、橫向缺陷和夾層壁厚的檢測探頭架，也可采用相控陣檢測探頭架。適用于較為惡劣的生產環境，檢測速度較高，特別適合鋼管的離線檢測。
- 包括檢測龍門架和一套探頭架檢測系統。鋼管通常由一個步進機構上料，當鋼管到達檢測位置后，旋轉對輥帶動鋼管開始旋轉。探頭架的數量根據所需的產量和各自的檢測任務來確定。探頭架直線移動到鋼管位置，在12點位置探頭架落下并開始檢測。鋼管的旋轉和探頭架的平行移動組合成一個螺旋檢測軌跡，從而實現鋼管管體的全覆蓋。
檢測功能
- 可用于完成多種檢測任務，如用直探頭檢測ERW管（高頻電阻焊管）的夾層，還可以設置壁厚測量功能。對于無縫管典型的檢測是縱向缺陷檢測，縱向檢測探頭分別布置在順時針方向和逆時針方向，若有些標準要求進行橫傷的檢測，橫向檢測探頭就布置在鋼管的軸線方向上。

三、鋼管超聲波檢測與其他檢測方法對比

（一）與射線檢測對比

超聲波檢測（UT）
- 優點：對發現面積型缺陷比較敏感（如檢測未熔合、分層等缺陷時），能夠對缺陷的埋藏深度進行定位。
- 缺點：對缺陷的定性不利（因為屏幕上看到的只是脈沖反射的波形比較抽象），對薄件檢測能力弱，可檢測較厚工件，檢測結果存檔不方便。
射線檢測（RT）
- 優點：對檢測體積型的缺陷比較敏感（原理透射方向存在厚度差），通過膠片可以形象的看出缺陷形狀及尺寸，所以比較容易對缺陷進行定性，檢測結果方便存檔（底片）。
- 缺點：不能定位缺陷的埋藏深度（原理射線檢測影象為平面投影），檢測較厚工件時比較吃力，并且射線輻射強，對身體不好。

四、鋼管超聲波檢測的操作流程（以常見檢測為例）

設備準備
- 根據鋼管的類型（如ERW管或無縫管）和檢測要求，選擇合適的探頭（如直探頭、縱向檢測探頭、橫向檢測探頭等），并安裝在龍門架式超聲波檢測系統的探頭架上。確保檢測設備（如超聲波探傷儀等）正常運行，進行相關的參數設置，如檢測靈敏度等。
鋼管上料與定位
- 利用步進機構將鋼管上料至檢測位置，通過旋轉對輥帶動鋼管旋轉，同時探頭架直線移動到鋼管位置，在12點位置探頭架落下，準備開始檢測。
檢測過程
- 啟動檢測設備，在鋼管旋轉和探頭架平行移動（形成螺旋檢測軌跡）的過程中，探頭發出超聲波，超聲波在鋼管內部傳播，遇到缺陷或底面時產生反射波。檢測設備接收反射波并轉換為電信號，然后經過放大、濾波、模數轉換等處理。
信號分析與結果判定
- 通過對處理后的信號進行時間延遲分析（計算超聲波傳播時間來確定界面位置等）、頻率分析（獲取鋼管材料的彈性模量等信息）、波形分析（觀察波形變化判斷內部結構和缺陷）等操作，根據分析結果判定鋼管是否存在缺陷以及缺陷的位置、大小等情況。