基于超声全聚焦成像的输气管线焊接缺陷高度测量技术

阙永彬,刘 琰,徐春燕,贾海东,田 野,莫润阳,贾鹏军，姚 欢,聂向晖

(1.中石油 西北联合管道有限责任公司，乌鲁木齐 830013；2.中国石油天然气集团公司 管材研究所，西安 710077；3.陕西师范大学 陕西省超声学重点实验室，西安 710119)

0 引言

随着我国长输管线运行时间的延长和运行条件日益复杂苛刻，管线安全评价已成为安全保障的重要举措。输气管线对接环焊缝缺陷严重危害其安全运行，裂纹、未熔合等作为焊缝常见危害性缺陷，对其自身高度的测量一直是无损检测面临的重要课题[1-2]。杨锋平等[3]在对5道在役X80天然气管道切割更换的环焊缝进行力学性能试验和缺陷解剖分析发现，缺陷高度检测误差均值达到40.5%。现有在役环焊缝无损检测技术对真实缺陷自身高度的检测准确度有待提高。

20世纪70年代初，由英国的Silk博士首先提出一种依靠超声波与缺陷端部相互作用发出的衍射波来检出、定量缺陷的技术——超声波衍射时差法(Time of Flight Diffraction，TOFD)，并逐渐成为对缺陷自身高度进行定量的专门技术[4-5]。但TOFD因存在表面盲区使部分表面、近表面埋藏缺陷漏检，而基于全矩阵数据的阵列超声因其高精度成像质量成为缺陷定量评价的重要手段，是对该法的有益补充。阵列超声技术与采用单一压电晶片的常规超声技术相比，无需移动换能器便可实现二维或三维区域的扫描，具有更高的检测效率、检测精度以及更直观的缺陷判别能力，被应用于解决先进材料和复杂结构的检测与评价难题。……