超聲波探傷儀在石油業中的應用范圍
2014-07-11
石油工業在國民經濟中占有舉足輕重的地位,它關系到一個國家的安定繁榮,乃至世界政治經濟的和平穩定。隨著石油工業的迅速發展,鉆井深度不斷增加,目前已從陸地開發發展到海底開發石油資源,對石油專用管材,如油管、套管的數量、質量要求日益增高,對油、套管的強度要求也越來越高。因油井鉆采作業工作環境惡劣,要求鋼管必須承受各種應力(如抗拉力、擠壓應力等作用),同時還要具備抗低溫、抗硫化氫腐蝕等良好性能,因此,石油油管、套管的質量十分重要,而無損檢測則是保證石油油管、套管質量的重要方法。下面介紹一下超聲波探傷技術在石油專用管材中的應用。
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現物體內部的不連續性,即缺陷或傷的一種方法,是無損檢驗一種重要手段。
針對石油專用管材,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。
共振法是根據聲波(頻率可調的連續波)在工件中呈共振狀態來測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,也可用于探測復合材料的粘合質量和鋼板內的夾層缺陷檢測。聲波在工件內傳播時,如入射波與反射波同相位(即工件厚度為超聲波波長的一半或成整數倍時),則引起共振。共振法的特點是:1)可精確地測厚,特別適宜測量薄板及薄壁管;2)工件表面光潔度要求高,否則不能進行測量。
穿透法又稱透射法,穿透法是將二個探頭分別置于工件相對的兩面,一個發射超聲波,使超聲波從工件的一個界面透射到另一個界面,在該界面處用另一個探頭來接收。根據超聲波穿透工件后的能量變化情況,來判斷工件內部質量。工件內無缺陷時,接收到的超聲波能量較強,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:1)探測靈敏度較低,不易發現小缺陷;2)根據能量的變化即可判斷有無缺陷,但不能定位;3)適宜探測超聲波衰減大的材料;4)可避免盲區,適宜探測薄板;5)指示簡單,便于自動探傷;6)對兩探頭的相對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,并由一截面進入另一截面時,在界面邊緣發生反射的特點來檢查零件缺陷的一種方法,當超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內部,遇到缺陷與零件底面時就分別發生反射波來,在熒光屏上形成脈沖波形,根據這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。根據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。用縱波可探測金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡單的制件中所存在的夾雜物、裂縫、縮管、白點、分層等缺陷;用橫波可探測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;用表面波可探測形狀簡單的制件上的表面缺陷;用蘭姆波可探測薄板中的缺陷。脈沖反射法的特點是:1)探測靈敏度高;2)能準確地確定缺陷的位置和深度;3)可用不同波型探測,應用范圍廣。
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