油气管道超声检测新技术盘点

管道作为油气资源储运的重要载体，如何对管道缺陷进行检测、确保油气管道能够安全运输，成为在管道建设中不可忽视的环节。无损检测技术主要用于在不影响被检测对象的性能和结构的基础上，利用被检测对象的结构异常出现的反映来检测被检测对象是否存在质量问题。下面介绍几种应用于油气管道缺陷检测的声学新技术。

图1 管道无损检测现场图

声学检测新技术

01超声相控阵检测技术

原理：超声相控阵检测技术是一种利用计算机控制的以晶片作为检测元件的技术，探头中的多晶片能够通过激励发出超声波，这样产生的超声波可以方便地调整各项参数，以便于通过镜面反射检测管道的不同缺陷。

图2 超声相控阵技术原理示意图

优点：实现对缺陷的定性、定位和定量；能够保存检测图谱，检测结果具有可追溯性；可以实现动态聚焦，具有较高的检测灵敏度；不需要前后移动探头即可一次扫查到焊缝的全体积。

应用：压力管道焊接接头检测、管道腐蚀检测；不锈钢、小径管、接插管等焊接接头检测。

02全聚焦相控阵检测技术

原理：全聚焦相控阵检测技术利用超声相控阵探头发射和采集超声信号，在数据采集过程中，对信号逐个进行聚焦计算和平均处理，得到质量更高的图像。

图3 全聚焦法概念图

优点：实现一次扫查焊缝全覆盖；检测灵敏度更高；影像直观，无畸变，易识别，分辨率高；检测可靠性和可信度高；对粗晶焊缝检测有更好的检测效果。

03超声衍射时差检测技术（TOFD）

原理：超声衍射时差检测技术是一种依靠从待检工件内部缺陷上、下“端点”处得到的衍射波在扫描线上的时差来检测缺陷尺寸的方法。采用一发一收的高精密匹配纵波斜探头进行检测，在被检测管道的中心线对称放置。

图4 TOFD技术原理示意图

优点：可靠性高；定量精度高；测简便快捷；图像包含信息丰富，有利于缺陷的识别和分析；能够全过程记录，长久保存数据；检测成本低，无射线辐射。

04电磁超声检测技术（EMAT）

原理：利用电磁耦合方法激励和接收超声波。

图5 电磁超声检测技术原理示意图

优点：精度高；不需要耦合剂；非接触；适于高温检测以及容易激发各种超声波形等。

05超声导波检测技术

原理：超声导波在进行管道检测时，导波沿管壁传播，在管壁横截面发生变化处产生反射信号。反射信号的幅度与管壁横截面积的总变化量有关，通过分析解读该信号即可判断管道特征及状态。

图6 超声导波检测基本原理图

优点：传播长距离而衰减很小；检测过程简单，不需要耦合剂；不受温度影响；只需要剥离一小块防腐层以放置探头环即可进行检测。