無損檢測(cè)：超聲波探傷技術(shù)在石油專用管材中的應(yīng)用
無損檢測(cè)：超聲波探傷技術(shù)在石油專用管材中的應(yīng)用
石油工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位,它關(guān)系到一個(gè)國家的安定繁榮,乃至世界政治經(jīng)濟(jì)的和平穩(wěn)定。隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展,鉆井深度不斷增加,目前已從陸地開發(fā)發(fā)展到海底開發(fā)石油資源,對(duì)石油專用管材,如油管、套管的數(shù)量、質(zhì)量要求日益增高,對(duì)油、套管的強(qiáng)度要求也越來越高。因油井鉆采作業(yè)工作環(huán)境惡劣,要求鋼管必須承受各種應(yīng)力(如抗拉力、擠壓應(yīng)力等作用),同時(shí)還要具備抗低溫、抗硫化氫腐蝕等良好性能,因此,石油油管、套管的質(zhì)量十分重要,而無損檢測(cè)則是保證石油油管、套管質(zhì)量的重要方法。下面介紹一下超聲波探傷技術(shù)在石油專用管材中的應(yīng)用。
超聲波探傷是利用超聲波在物體中傳播的一些物理特性來發(fā)現(xiàn)物體內(nèi)部的不連續(xù)性,即缺陷或傷的一種方法,是無損檢驗(yàn)一種重要手段。
針對(duì)石油專用管材,超聲波探傷的方法很多,按其原理分類可分為共振法、穿透法和脈沖反射法。共振法是根據(jù)聲波(頻率可調(diào)的連續(xù)波)在工件中呈共振狀態(tài)來測(cè)量工件厚度或判斷有無缺陷的方法,這種方法主要用于表面較光滑的工件的厚度檢測(cè),也可用于探測(cè)復(fù)合材料的粘合質(zhì)量和鋼板內(nèi)的夾層缺陷檢測(cè)。聲波在工件內(nèi)傳播時(shí),如入射波與反射波同相位(即工件厚度為超聲波波長(zhǎng)的一半或成整數(shù)倍時(shí)),則引起共振。共振法的特點(diǎn)是:
1)可精確地測(cè)厚,特別適宜測(cè)量薄板及薄壁管;
2)工件表面光潔度要求高,否則不能進(jìn)行測(cè)量。
穿透法又稱透射法,穿透法是將二個(gè)探頭分別置于工件相對(duì)的兩面,一個(gè)發(fā)射超聲波,使超聲波從工件的一個(gè)界面透射到另一個(gè)界面,在該界面處用另一個(gè)探頭來接收。根據(jù)超聲波穿透工件后的能量變化情況,來判斷工件內(nèi)部質(zhì)量。工件內(nèi)無缺陷時(shí),接收到的超聲波能量較強(qiáng),一旦有缺陷,聲波受缺陷阻擋,則將在缺陷后形成聲影,這樣就可根據(jù)接收到的超聲波能量的大小來判定缺陷的大小。穿透法具有以下特點(diǎn):
1)探測(cè)靈敏度較低,不易發(fā)現(xiàn)小缺陷;
2)根據(jù)能量的變化即可判斷有無缺陷,但不能定位;
3)適宜探測(cè)超聲波衰減大的材料;
4)可避免盲區(qū),適宜探測(cè)薄板;
5)指示簡(jiǎn)單,便于自動(dòng)探傷;
6)對(duì)兩探頭的相對(duì)距離和位置要求較高。
脈沖反射法是利用超聲波透入金屬材料的深處,并由一截面進(jìn)入另一截面時(shí),在界面邊緣發(fā)生反射的特點(diǎn)來檢查零件缺陷的一種方法,當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部,遇到缺陷與零件底面時(shí)就分別發(fā)生反射波來,在熒光屏上形成脈沖波形,根據(jù)這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。根據(jù)入射聲波型不同可分成如下幾種:縱波探傷法、橫波探傷法、表面波探傷法、蘭姆波探傷法。用縱波可探測(cè)金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡(jiǎn)單的制件中所存在的夾雜物、裂縫、縮管、白點(diǎn)、分層等缺陷;用橫波可探測(cè)管材中的周向和軸向裂縫、劃傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷;用表面波可探測(cè)形狀簡(jiǎn)單的制件上的表面缺陷;用蘭姆波可探測(cè)薄板中的缺陷。脈沖反射法的特點(diǎn)是:1)探測(cè)靈敏度高;2)能準(zhǔn)確地確定缺陷的位置和深度;3)可用不同波型探測(cè),應(yīng)用范圍廣。
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