[發(fā)明專利]小徑深比異型管道內(nèi)壁周向裂紋表面波檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810221396.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN108414620B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何存富;鄧鵬;呂炎;焦敬品;吳斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01N29/22
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了小徑深比異型管道內(nèi)壁周向裂紋表面波檢測(cè)方法，屬于超聲無損檢測(cè)領(lǐng)域。創(chuàng)新性地將表面波傳感器沿異型管道端部徑向配置，利用表面波在端部?jī)?nèi)棱處的反射和透射特性，合理選擇檢測(cè)頻率，利用透射到管道內(nèi)壁傳播的軸向表面波對(duì)異型管道內(nèi)壁周向裂紋進(jìn)行檢測(cè)。在該檢測(cè)方法中，傳感器與管道端部的接觸面為平面，兩者的耦合狀況與異型管道的內(nèi)壁曲率無關(guān)，很大程度上提高了表面波傳感器的適用性，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、高效檢測(cè)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)小徑深比異型管道內(nèi)壁不同尺寸周向刻槽的檢測(cè)，證明了該檢測(cè)方法的有效性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超聲無損檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于表面波檢測(cè)技術(shù)的適用于小徑深比異型管道內(nèi)壁周向裂紋的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

套管頭四通及油管頭四通等小(直)徑深(度)比異型管道，是石油開采設(shè)備中的重要連接件，支撐采油裝置中其他部件的重量并承受一定的內(nèi)壓，其健康狀況直接影響著石油生產(chǎn)的安全可靠運(yùn)行。這些異型管道的生產(chǎn)過程通常包含鍛造環(huán)節(jié)，在此過程中鍛件內(nèi)部存在較大的應(yīng)力，容易產(chǎn)生缺陷，經(jīng)機(jī)械加工形成內(nèi)孔后，異型管道內(nèi)壁可能會(huì)存在周向裂紋。如果這些裂紋的深度超過后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的加工余量，則要及時(shí)進(jìn)行報(bào)廢處理，以免給管道生產(chǎn)企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)損失。進(jìn)而，如果異型管道成品帶有內(nèi)壁周向裂紋并安裝在采油設(shè)施中，在惡劣的服役環(huán)境中裂紋不斷擴(kuò)展，將造成嚴(yán)重的安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。因此，在異型管道的生產(chǎn)過程中對(duì)其內(nèi)壁周向裂紋進(jìn)行有效檢測(cè)，是十分必要的。

當(dāng)前，在相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)中，仍大量采用常規(guī)超聲對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行控制。常規(guī)超聲檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是操作方便、價(jià)格低廉、檢測(cè)靈敏度高，并可對(duì)鍛件內(nèi)部體積型缺陷進(jìn)行有效檢測(cè)，但其檢測(cè)效率低、且對(duì)表面裂紋不敏感。其他檢測(cè)手段諸如磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)等，雖然對(duì)表面開口裂紋比較敏感，但針對(duì)這類徑深比較小的異型管道，目視檢查相對(duì)困難，限制了這些檢測(cè)方法的應(yīng)用。為了快速有效的檢測(cè)小徑深比異型管道的內(nèi)壁周向裂紋，有必要探討其他檢測(cè)方案。

表面波是一種特殊的超聲導(dǎo)波，其能量主要集中在試件表面下一個(gè)波長(zhǎng)的深度，因此對(duì)表面及近表面裂紋十分敏感。表面波在傳播過程中衰減較小，可在試件表面?zhèn)鞑ポ^遠(yuǎn)距離，并且可沿試件的彎曲表面?zhèn)鞑ィ且环N高效的檢測(cè)手段。將表面波傳感器放置在管道內(nèi)壁，可產(chǎn)生沿管道軸向或周向傳播的表面波。但對(duì)于小徑深比異型管道而言，其內(nèi)壁曲率較大，對(duì)不同尺寸的異型管道進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需調(diào)整傳感器與管道的接觸面以獲得良好的耦合狀況，這導(dǎo)致了單個(gè)傳感器的適用性不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于表面波檢測(cè)技術(shù)的適用于小徑深比異型管道內(nèi)壁周向裂紋的檢測(cè)方法，可在不調(diào)整表面波傳感器與管道接觸面的情況下，實(shí)現(xiàn)不同內(nèi)徑的小徑深比異型管道內(nèi)壁軸向表面波的激勵(lì)與接收，并對(duì)異型管道內(nèi)壁周向表面裂紋進(jìn)行快速、高效檢測(cè)，提高傳感器的檢測(cè)適用性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種小徑深比異型管道內(nèi)壁周向裂紋表面波檢測(cè)方法，該方法利用徑向配置在小徑深比異型管道端部的表面波傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)異型管道內(nèi)壁周向裂紋的檢測(cè)，其特征在于包括以下步驟：

1)將表面波傳感器沿小徑深比異型管道端部徑向配置，表面波傳感器工作在自激勵(lì)自接收模式，產(chǎn)生沿異型管道端部徑向傳播的表面波；

2)根據(jù)表面波在端面內(nèi)棱處的反射和透射特性，合理選擇檢測(cè)頻率，使得透射到管道內(nèi)壁并沿管道內(nèi)壁軸向傳播的表面波能量最強(qiáng)；

3)沿異型管道內(nèi)壁軸向傳播的表面波遇到內(nèi)壁周向裂紋，發(fā)生反射，反射回波沿原路徑返回，在管道內(nèi)棱再次發(fā)生透射，透射波被置于管道端部的表面波傳感器接收；

4)表面波傳感器接收到的表面波信號(hào)即為缺陷回波信號(hào)，根據(jù)該信號(hào)能實(shí)現(xiàn)對(duì)小徑深比異型管道內(nèi)壁周向裂紋的有效檢測(cè)。