弯头裂纹缺陷对超声导波回波幅值的影响研究

唐登超 邓建强 丁 菊 朱旭晨

（1.西安交通大学化学工程与技术学院；2.上海市特种设备监督检验技术研究院）

管道运输具有安全性高、连续性强、成本低及效益好等优点，在石油化工产业中发挥着重要作用。 弯头作为管道系统中的重要部件，处于流体的主要冲刷部位，在役期间易受复杂工况的影响，轻则受腐蚀产生裂纹，重则发生泄漏，危及整个管道系统的结构安全。 对比各种传统无损检测，如漏磁、超声、涡流、射线及磁粉检测等，超声导波沿传播路径衰减小， 可沿构件传播几十米，超声导波在管的内外表面和中部都有质点的振动，声场遍及整个壁厚，既可检测构件内部缺陷，也可检测内外表面缺陷，因此超声导波检测实质上是检测了发射和接收两面间或者发射兼接收面与固定约束端面间传播路径上的整体信息。 对于弯头众多且结构比较复杂的管道结构来说，超声导波无损检测技术是一种简洁、高效且易于操作的无损检测技术。

超声导波是在波导结构中传播的超声波，在传播过程中不仅会受到结构尺寸的影响，还会受到频率的影响，导波的相速度大小随频率变化而变化的现象称为频散。 频散是材料本身的固有特性， 使得超声导波在传播过程中发生能量的衰减。 频散曲线指出了所有传播路径中的相长干涉区域， 同时描绘了具有传播能力的各种模态形式，主要有轴对称纵向L（0，m）模态、轴对称扭转T（0，m）模态和非轴对称弯曲F（n，m）模态3 种，其中n 表示目标模态的环向阶数，m 表示目标模态在管道中径向的振动形式。……