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超聲波技術(shù)范文第1篇

【關(guān)鍵詞】火電廠；中徑管；超聲波檢測

1引言

在200MW以上火電廠發(fā)電機組中，中徑管的應(yīng)用十分普遍，中徑管是火電廠鍋爐的主要承壓部件，其外徑一般大于100mm，其焊縫質(zhì)量的可靠性對鍋爐的安全穩(wěn)定運行起著關(guān)鍵作用。例如，火電廠鍋爐中的汽包上升管、飽和導(dǎo)汽管和分散降水管等均屬于中徑管，其外徑為108～213mm,壁厚為10～22mm,這些管道是整個發(fā)電機組鍋爐的連接樞紐，也是主要的承壓部件。中徑管與汽包或其它部件的連接焊縫是鍋爐運行時應(yīng)力集中系數(shù)較高、受力復(fù)雜的部件，因此，加強對中徑管焊縫的質(zhì)量檢測具有十分重要的意義。目前，對焊縫質(zhì)量的檢測一般使用射線檢測技術(shù)和超聲波檢測技術(shù)。由于管道焊縫與其它壓力容器的對接焊縫在結(jié)構(gòu)形式、焊接工藝方面均有較大差別，而超聲波檢測技術(shù)具有使用靈活方便、對人體無害、性價比高等優(yōu)點，對厚壁管道檢測靈敏度和檢測效率方面具有明顯的優(yōu)勢，檢測人員只需經(jīng)過一些基本的專業(yè)培訓(xùn)，就能有效確保管道焊縫的檢測質(zhì)量。

2超聲波檢測技術(shù)概述

超聲波是指其頻率大于語音信號20kHz的頻率范圍，并能在連續(xù)介質(zhì)中傳播的機械波，超聲波檢測技術(shù)則是一種無損檢測技術(shù)，它綜合了信號處理技術(shù)、模式識別技術(shù)、圖像處理技術(shù)、傳感器技術(shù)等多項技術(shù)，應(yīng)用超聲波檢測技術(shù)可以方便、快捷、直觀地檢測出工件的缺陷，例如管道是否受到外力破壞造成爆裂、管道使用年限是否過長、管道是否受到了腐蝕等。1929年，前蘇聯(lián)科學家Sokolov首次提出了應(yīng)用超聲波檢測工件結(jié)構(gòu)和缺陷的檢測方法，并研發(fā)了世界上第一臺超聲波檢測儀，電子技術(shù)的發(fā)展促進了超聲波儀的不斷更新和發(fā)展，超聲波檢測儀的工作原理是激發(fā)超聲波，使超聲波傳入被測工件中，在超聲波傳播過程中，工件的邊界形態(tài)引起了超聲波回波信號的變化，因此，觀察和分析其回撥信號,即可推斷出被測工件的狀態(tài)。分析超聲波回波信號形態(tài)即可推斷出被側(cè)工件的狀態(tài)。超聲波檢測儀具有覆蓋范圍大、檢測精度高、操作便捷、成本低等特點，并具有存儲和處理數(shù)據(jù)的功能，減少了檢測人員勞動強度，提高了檢測精度。但是，超聲波檢測儀對外界環(huán)境的敏感度較高，環(huán)境噪聲、距離待測工件距離、超聲波檢測儀的轉(zhuǎn)換效率等都會對超聲波回波信號造成影響，使超聲波檢測的精度降低，此外，由于超聲波只能在液體介質(zhì)中傳導(dǎo)，且超聲波容易被臘吸收，并受到超聲波波長的限制，超聲波檢測技術(shù)更適合于檢測厚壁管道，且不適用于檢測臘含量高的管道。目前，超聲波檢測技術(shù)的檢測方式主要有共振法、穿透法、脈沖反射法，其中脈沖反射法是用于檢測中徑管道的常用檢測方法，可檢測出中徑管道內(nèi)部缺陷的具置和大小。[1]儀器顯出波反射的信號變動是判斷入射信號與反射信號的相對區(qū)別和明確信號的強弱范圍的標準。另外，還需要運算與評估每次檢測的結(jié)果之間的誤差，評估整體檢驗檢測工作的不確定度的分量，最后明確檢測體系的不確定度。

3中徑管對超聲波檢測的影響

1）若使用普通探頭進行超聲波檢測時，由于超聲波檢測技術(shù)對面積和體積型缺陷的檢出靈敏度較高，但對角焊縫的檢測卻存在盲區(qū)，例如，將探頭置于中徑管根部內(nèi)側(cè)面進行超聲波檢測，由于角焊縫結(jié)構(gòu)的固有特點，超聲波主聲束就會存在著無法掃查到的盲區(qū)，從而造成漏檢[2]。2）在發(fā)電機組中，汽包壁厚一般是85～203mm，中徑管管座的壁厚為10～22mm，兩者相差較大，中徑管與汽包壁之間的角焊縫尺寸也較小，若使用普通探頭對中徑管根部進行檢測，由于焊縫外表面的回波聲程與缺陷的回波聲程相差不大，極易引起檢測人員的誤判。3）中徑管的側(cè)避效益對超聲波檢測的靈敏度也有一定影響，例如，當使用普通直探頭對中徑管焊縫根部位置進行檢測時,若探頭距離開孔位置邊緣較近，這時，開孔側(cè)邊的發(fā)射波就會對超聲波的回波信號造成干擾，改變探頭的指向性和對稱性，造成超聲波檢測的靈敏度下降。

4中徑管超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用方法

在應(yīng)用超聲波檢測的過程中，探頭的設(shè)計與選擇是關(guān)鍵，筆者根據(jù)多年工作實踐，對中徑管檢測時，推薦使用小角度探頭，它是在普通直探頭的基礎(chǔ)上增加一個透聲楔構(gòu)成的，其主聲束與探頭晶片軸線偏離一定的角度，從而在使用時，能夠掃查到更寬的區(qū)域，此外，還可以避免來自底面和寒風外表面的發(fā)射波信號的干擾，減少檢測人員進行誤判的概率。應(yīng)用小角度探頭時，應(yīng)注意選擇合適的探頭入射角度，根據(jù)斯涅耳定律，當超聲波入射到異質(zhì)界面時會產(chǎn)生反射和折射，入射角、反射角和折射角存在以下關(guān)系其中，α1表示超聲波縱波入射角，β1表示超聲波縱波折射角，β2表示橫波折射角，CL1表示超聲波在第一介質(zhì)中的縱波速度，CL2表示超聲波在第二介質(zhì)中的縱波速度，CS2表示超聲波在第二介質(zhì)中的橫波速度。當入射角小于全反射臨界角時，上式表明，使用小角度探頭對中徑管進行檢測時，橫波聲程落后于缺陷超聲波回波信號0.8T聲程，對回波信號的干擾有限。一般來說，在滿足指向性的條件下選擇折射角大的探頭，以便使探頭能夠掃查到最大的區(qū)域范圍，為增強探頭的指向性，常用探頭的頻率是5MHz。需要注意的是，實際應(yīng)用中要嚴格按照相關(guān)檢測工藝流程，進行超聲波檢測時，首先，應(yīng)先垂直放置于中徑管道的中心位置的分割線上,安裝測量探頭,輕觸或輕壓探頭,使探頭與管道完全接觸,然后再分別對管道的各個測量點進行測量，最后，在考慮儀器本身的誤差因素的情況下，參考相關(guān)儀器檢測標準，對測量結(jié)果進行分析和判定，得出測試結(jié)果，確定中徑管道中缺陷的具置，作出檢測報告。對中徑管道缺陷的判定一般依據(jù)標準主要有：JB4730-1994《壓力容器無損檢測》以及DL/T820-2002《管道焊接接頭超聲波檢驗技術(shù)規(guī)程》，根據(jù)標準的規(guī)定，若中徑管點狀缺陷的最大尺寸超過其壁厚，或檢測人員判定缺陷性質(zhì)為裂紋、未熔合等危險性缺陷時，均可判定焊縫不合格，此時應(yīng)立即制定相應(yīng)的改善或處置措施。

5結(jié)論

中徑管是發(fā)電機組中主要的承壓部件，在鍋爐運行過程中，中徑管承受著拉應(yīng)力、擠壓應(yīng)力等各種應(yīng)力的作用，此外，還需要在高溫的環(huán)境下作業(yè)，因此，定期對發(fā)電機組中徑管進行檢測，是避免管道爆管，保障鍋爐安全運行的重要技術(shù)手段。超聲波檢測技術(shù)是一項重要的無損檢測方法，在應(yīng)用超聲波檢測技術(shù)時，要注意根據(jù)中徑管各連接焊縫的特點選擇相適應(yīng)的探頭，從而提高超聲波回波信號的清晰度，避免造成對缺陷的誤判，提高檢測質(zhì)量。

參考文獻

[1]張清,李全安,文九巴,張興淵.超聲波檢測技術(shù)在工業(yè)測量中的應(yīng)用[J].科技信息(學術(shù)研究),2007,21:87-86.

[2]鄭暉,林樹青.超聲檢測[M].中國勞動社會保障出版社,2008；

超聲波技術(shù)范文第2篇

關(guān)鍵詞：石油專用管；超聲波；檢測技術(shù)

中圖分類號：TE973 文獻標識碼：A

在我國整體運輸系統(tǒng)中具備檢測范圍寬、靈敏度很高、成本便宜、定位精確、對人體傷害度偏低等優(yōu)點的超聲波檢測技術(shù)，變成了保證石油專用管質(zhì)量的重要檢測手法。根據(jù)檢測計劃和要求，對管材成品和半成品在專用管材制造加工過程中就進行檢測，另外定期檢測重復(fù)使用的石油專用管材，為石油工程作業(yè)的順利進行保駕護航。

一、超聲波檢測原理概述

超聲波檢測技術(shù)主要指的是針對金屬材料內(nèi)部地域探入超聲波，并移動其截面、判斷設(shè)備的邊際反射特點來明確管材的缺陷以及定位管道里面缺陷的具體地方與大小的一種檢測技術(shù)。在豐富的超聲波檢測的波形類型中，我們將這些波形分為橫縱波、表面波及板波等。每種類型的波形在應(yīng)用的具體領(lǐng)域也存在著許多差別。橫波檢測方案主要檢測管材里軸向地區(qū)內(nèi)的刮痕及裂縫檢測、管道焊縫里的氣孔、焊接水平、夾渣等方面；縱波檢測方案通常主要應(yīng)用于管道鑄件、雜亂物品、縮管及里面缺陷等角度的檢測。板波則主要應(yīng)用于對管道薄板內(nèi)的缺陷問題進行檢測；表面波則就跟字面意思一樣，是應(yīng)用于探測管道外形較為簡易的加工構(gòu)件上層表面的缺陷問題。因為不受檢驗對象材料的局限，所以超聲波檢測被廣泛運用于金屬、非金屬及各種材料管道的檢測中；同樣的不受檢驗對象制造工藝的束縛，還可以運用于鑄造構(gòu)件、鑄件、焊接件及另外的膠結(jié)件的檢測。另外因不受尺寸的制約，所以可以在對管材、板材等檢驗中，深度可精準到毫米，同樣也可以高到很多米。

二、超聲波檢測方法

穿透法指的是分別將探頭放置在的工件相對應(yīng)的兩邊，當發(fā)射端探頭發(fā)出超聲波，通過等待檢測工件的一個邊穿透到達相對應(yīng)的另一邊，進而被相對一邊的探頭所接收的一種檢測方法。工件內(nèi)部缺陷狀況通過超聲波穿透工件兩邊先后的能量改變值來作為判斷的依據(jù)。當工件里面質(zhì)量完整無損時，終端探頭就會收到很強的超聲波信號的能量；反之，如果工件里面質(zhì)量存在缺陷問題時，超聲波在缺陷處受到阻擾，進而會在缺陷后面產(chǎn)生聲影。這樣，待測工件內(nèi)部缺陷大小就可以根據(jù)發(fā)射端與終端超聲波能量值的差異大小來分析。穿透法具備以下特征：①工件內(nèi)部缺陷問題是否存在可以由先后能量差別來判斷，其缺點就是無法確定缺陷的具體地點；②低靈敏度并且細小的缺陷問題，時常被忽略；③因操縱和指點非常簡單，所以均可實現(xiàn)自動化作業(yè)；④因其能有效地防止盲區(qū)，所以能夠用于薄板的檢測作業(yè)；⑤能夠適應(yīng)會引發(fā)超聲波比較大的衰弱的材料；⑥在擺放發(fā)射端和終端探頭時，要求其放置位置與相對距離有高的準確度。共振法是等待檢測的工件內(nèi)部通過對持續(xù)的聲波頻率的調(diào)整而達到共振形態(tài)，并由此為依據(jù)來計算待測工件的厚度或者是判斷工件內(nèi)部是不是存在缺陷的一種檢測方法。共振法主要用于檢測表層粗劣度很低的工件的厚度，此外還能勘測復(fù)合材料的膠結(jié)情況以及檢測鋼板里夾層的缺陷問題。在待測工件里超聲波通過調(diào)整頻率傳輸，當入射波與反射波兩者的相位一樣時，就能在工件內(nèi)部引發(fā)共振景象，這個時候待測工件的厚度將是超聲波波長的0.5倍或是整數(shù)倍。共振法檢測技術(shù)具備以下特征：①要求待測工件表層比較粗糙；②對工件厚度進行高精準度的衡量，這將對薄板或薄壁管檢測作業(yè)時有著非凡的效果。脈沖反射法是當發(fā)射超聲波從一面?zhèn)鬏數(shù)降却龣z測工件內(nèi)部的另一面，通過在兩個面的界面上產(chǎn)生反射的特性來判定工件內(nèi)部是不是有缺陷的一種檢測方法。按照入射波波型可以將脈沖反射法分為四種，包括橫波檢測法、縱波檢測法、表面波檢測法以及蘭姆波檢測法。脈沖反射法具備以下特征：①能夠采用不同特性波型來探測，其適合使用的場所非常廣；②能夠精確的測量需要檢測的工件內(nèi)部缺陷的大小與位置；③有較高的靈敏度，可用對細小的缺陷進行探測。

三、石油專用管道檢測中超聲波檢測方法的實現(xiàn)途徑

脈沖反射式探傷儀是檢驗檢測石油專用管道的一種很常見的檢測儀器。它能夠檢測管道內(nèi)部缺陷的具體所在位置，還能夠確定缺陷的大小。儀器顯出波反射的信號變動是判斷入射信號與反射信號的相對區(qū)別和明確信號的強弱范圍的標準。另外，還需要運算與評估每次檢測的結(jié)果之間的誤差，評估整體檢驗檢測工作的不確定度的份量，最后明確檢測體系的不確定度。為了降低檢測體系的誤差，通常把檢測流程分成四個步驟。第一個步驟，檢測到檢測數(shù)據(jù)。把儀器垂直拜訪在需要檢查管道材質(zhì)的中心位置的分割線上，并安裝測量探頭，采取輕觸、輕壓的處理方案以此來保持探頭與管道接觸的完整性。然后在保持探頭與管體能夠得到完全接觸的前提下對管道材料的真實厚度進行測量，尤其是比較密集的測量點的管道測量，解決好探頭的移動問題。另外，遵照數(shù)值范圍在-0.1mm與0.1mm之間，并在3s內(nèi)堅持不點的準則，保持探頭儀顯示器數(shù)據(jù)顯示的穩(wěn)定性。第二個步驟，如果將管材厚度定義為“δ”，將超聲波的勘測速率定義成“u”，將超聲波在管材中的勘測一次所花費的時間設(shè)定為“t”，那么管材厚度δ=（ut）/2。第三個步驟，評判管材的不確定度。一般情況下其不確定度需要通過兩個角度明確，其包含反復(fù)檢測所產(chǎn)生的不確定度與儀器顯出誤差而所致的不確定度。第四個步驟，評定和分析整合后的不確定度量表，確定度與其結(jié)合后再進行判定，確定此中所包含的各式各樣的影響要素，進而確定儀器的每項不確定度，并嚴格參考儀器檢測標準，得出測試結(jié)果，以此確定管道缺陷的具體區(qū)域，并擬訂相對應(yīng)的處理方式。按照相關(guān)標準得出測試結(jié)果，并出具檢測報告。

結(jié)語

目前，輸送石油、天然氣的最好的運輸手段非管道運輸莫屬了。我國一樣也構(gòu)造建立了巨大的管道輸送網(wǎng)絡(luò)組織。同時在十分長的時間里，社會各界所注意的重心也放在管道運輸?shù)陌踩耘c穩(wěn)定性上。所以，為確保管道焊縫狀態(tài)的安全性，提升石油管道運輸?shù)姆€(wěn)定性，提高管道焊縫識別的精準性與有效性，將超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用于石油專用管道的檢測中顯得尤為重要，不僅保障管道輸送資源質(zhì)量水平與安全性，還為石油管道的安全輸送奠定良好的檢測基礎(chǔ)。

超聲波技術(shù)范文第3篇

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；超聲波；缺陷

混凝土是一種多相復(fù)合體，其強度和均勻性并不是一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，因此，超聲波在混凝土中的傳播是一個極其復(fù)雜的物理過程，此時就需要利用波形、波幅、和聲時等聲學參數(shù)來對混凝土灌注樁質(zhì)量缺陷性質(zhì)、位置和大小進行判斷，從而使得混凝土超聲檢測能在工程中得到很好的應(yīng)用。

1 國內(nèi)灌注樁的應(yīng)用概況

我國在樁基工程上的花費往往占據(jù)了總工程造價的很大一部分，由此就可以看出，對于工程結(jié)構(gòu)而言，樁基工程的質(zhì)量是否達標影響著整個施工質(zhì)量的高低。但是因為樁基工程屬于地下隱蔽工程，施工工序多，工藝流程長而復(fù)雜，施工過程大多處在水下不易監(jiān)視，眾多的因素導(dǎo)致施工質(zhì)量難以達到預(yù)期效果，其中灌注樁的質(zhì)量問題最為嚴重，因此灌注樁的工程事故在所有工程施工事故中占有極高的比例，所以我國在灌注樁方面難以解決的問題主要有三個：采取何種方法對灌注樁的施工質(zhì)量進行控制，對灌注樁存在的缺陷如何進行處理，采用何種方法對樁基工程進行檢驗。

2 鉆孔灌注樁施工中存在的問題及處理方法

鉆孔灌注樁主要包括泥漿護壁灌注樁和干作業(yè)螺旋鉆孔灌注樁兩種。在進行灌注樁施工階段，對于水下混凝土的灌注尤為關(guān)鍵，因此在灌注過程中，要對其進行明確分工，以確保各個環(huán)節(jié)統(tǒng)一指揮，密切配合，確保工程施工的順利進行，使得灌注水下混凝土的質(zhì)量能夠大大提高，從而預(yù)防質(zhì)量事故的發(fā)生。如若發(fā)生了灌注樁的質(zhì)量事故，應(yīng)當理清現(xiàn)場情況，分析事故原因，在最短的時間內(nèi)采取合理的技術(shù)措施進行補救，對于缺失存在缺陷的鉆孔樁，應(yīng)在其能夠安全使用的情況下進行設(shè)計補強，以免誘發(fā)不必要的經(jīng)濟損失。對于補強的樁還需要對其進行質(zhì)量安檢，符合要求之后才可以正常投入使用。

3 鉆孔灌注樁超聲波檢測原理

實際上，超聲波檢測通常是將高頻彈性脈沖波發(fā)生到砼內(nèi)，然后借助高精度的接收系統(tǒng)來對砼內(nèi)脈沖波的傳播過程及波動特性進行記錄。如果鉆孔灌注樁內(nèi)出現(xiàn)破損或不連續(xù)界面時，將會在缺陷面出現(xiàn)波阻抗界面，而高頻彈性脈沖波傳播至該位置時，就會產(chǎn)生波的反射和透射，從而降低可接收到的透射波能量；當鉆孔灌注樁內(nèi)存在蜂窩、孔洞松散、等缺陷時，會誘發(fā)高頻彈性脈沖波的繞射和散射；此時可以根據(jù)波的能量衰減特性、波的初至到達時間、波形畸變程度及頻率變化等特征，來對鉆孔灌注樁的密實度參數(shù)分析。此外，還需要測試記錄不同高度、不同側(cè)面上的超聲波動特征，通過一系列的分析和處理之后就可以對鉆孔灌注樁缺陷的大小、性質(zhì)及空間位置進行有效的判斷。

測試階段，最好每兩根聲測管為一組，借助水的耦合效應(yīng)，可以從一根聲測管中將超聲脈沖信號發(fā)射出去，并從另一根聲測管接收到脈沖信號，借助超聲儀對所測的數(shù)據(jù)進行記錄和存儲。

4 鉆孔灌注樁超聲波檢測的技術(shù)要求

4.1 聲測管埋設(shè)要求

（1）基樁檢測與聲測管的埋設(shè)布置應(yīng)符合JTG/TF81-01-2004的規(guī)定。如果樁徑小于1500mm時，需要按照要求埋設(shè)三根聲測管，反之如果樁徑超過1500mm時，需要埋設(shè)四根聲測管。（2）聲測管的底部應(yīng)采用焊接盲蓋或鋼板來保證密封暢通不漏漿。（3）聲測管可焊接或綁扎在鋼筋籠的內(nèi)側(cè)，且互相平行、定位準確，其中聲測管底端和接頭部位宜設(shè)固定點，每段之間的接頭選擇套管焊接或反螺紋套筒接口方案，并將其埋設(shè)至樁底，對于無鋼筋籠的部位，聲測管可用鋼筋支架固定。管口宜高出樁頂面300mm以上。

從聲測管的連接上考慮，一般來說，用作聲測管的管材都不長，當受檢樁較長時，就需要把管材一段一段的進行連接，接口處需要滿足以下條件：（1）強度和剛度需要滿足工程實際條件，保證聲測管不會因為外力作用而發(fā)生折斷或脫開等現(xiàn)象。（2）水密性要好，在較高的靜水壓力下使得聲測管不會發(fā)生泄漏。（3）聲測管的內(nèi)壁應(yīng)該保持整潔通暢，在使用之前應(yīng)仔細檢查內(nèi)壁中是否有焊渣或毛刺等有害凸出物，防止接頭在上下移動中發(fā)生卡死現(xiàn)象。

4.2 現(xiàn)場測試要求

現(xiàn)場的檢測過程一般分為兩大步驟：首先需要借助平測法對鉆孔灌注樁各個檢測剖面進行全面的檢查，從而有效的發(fā)現(xiàn)聲學參數(shù)異常范圍，然后對聲學參數(shù)異常^域采用多種方式進行進一步檢測，從而獲得可靠的數(shù)據(jù)來判斷樁身完整性的類別。

對于齡期達到14天的樁基混凝土，施工單位進行挖樁、破樁頭處理，破除樁頭混凝土時應(yīng)不破壞聲測管，完整聲測管頂端應(yīng)高出樁頂表面30cm。聲測管中應(yīng)注滿清水，按照聲測管的位置，以前進方向第一根管為A，順時針排序B、C，由專業(yè)的技術(shù)人員用米尺進行樁基埋設(shè)聲測管間距的測量，分別為AB.AC.BC測管的距離，作為檢測過程中的數(shù)據(jù)依據(jù)。統(tǒng)一填寫在規(guī)定的表格中，供檢驗人員調(diào)用。

5 工程實例

該工程選擇了樁徑為1.5m的鉆孔灌注樁，所有樁均為摩擦樁，有效樁長為28～42m不等，在進行鉆孔灌注樁施工過程中選擇的混凝土強度為C30。嚴格按照《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》對其進行檢測。首先借助平測法對每個鉆孔灌注樁的各個檢測剖面進行普查，從而發(fā)現(xiàn)聲學參數(shù)異常的測點，對其進行加密斜測、平行檢測，從而有效確定異常部位的大小、范圍等，為鉆孔灌注樁樁身的判定提供可靠的參數(shù)。本文僅對缺陷樁2-1進行分析。

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，在29.0～30.0m的位置有3個面出現(xiàn)了不同程度的正弦波迅速后移現(xiàn)象，而且波幅驟然減小，聲時猛然增大，在29.5m處已經(jīng)無法準確發(fā)現(xiàn)首波，而且PSD變化明顯，因此可以斷定灌注樁在29.0～30.0m處的有嚴重缺陷，為了進一步確定缺陷的大小和范圍，可以對26.0～32.0m段進行了細測。

6 結(jié)束語

目前鉆孔灌注樁的缺陷分析是一個較為復(fù)雜的研究課題，其中涉及到的因素眾多，而且超聲波檢測法的運用還遠遠沒有達到成熟的地步，因此，這就需要所有人共同努力對這一領(lǐng)域進行系統(tǒng)性的深入分析和研究。

參考文獻

[1]徐康，徐佳.鉆孔灌注樁聲測及后壓漿施工技術(shù)[J].西部探礦工程，2013，25（1）：36-38，48.

超聲波技術(shù)范文第4篇

鉆桿失效原因分析

1.腐蝕、沖蝕失效原因分析

氧氣溶解于鉆井液或完井液后，發(fā)生電離，與鐵發(fā)生電化學反應(yīng)，形成氧腐蝕。在鉆井液或完井液中溶解一定濃度的二氧化碳，形成弱酸環(huán)境，與鐵發(fā)生化學反應(yīng)，形成二氧化碳腐蝕。二氧化碳的溶解度隨著二氧化碳分壓的升高而增加，腐蝕性隨著加劇，硫化氫存在時，二氧化碳腐蝕會進一步加劇。硫化氫溶解于鉆井液或完井液，形成二元弱酸氫硫酸，與鐵發(fā)生化學反應(yīng)形成腐蝕開裂，同時析出氫氣，當氫氣富集到一定值時，易產(chǎn)生氫脆腐蝕。氧腐蝕、二氧化碳腐蝕及其硫化氫腐蝕，成為腐蝕坑，形成潛在的裂紋源。

2.鉆具疲勞

在鉆井過程中，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，鉆壓是不斷變化的，隨著鉆壓的變化，鉆柱的交變應(yīng)力中心點也是不斷的變動，使得鉆柱中心點兩側(cè)結(jié)構(gòu)交替進行拉壓應(yīng)力，降低材料韌性，易發(fā)生鉆具的疲勞斷裂。根據(jù)機械振動的相關(guān)理論，當鉆柱的旋轉(zhuǎn)速度與其固有頻率相同時，便會發(fā)生共振，當共振發(fā)生時鉆桿很快會發(fā)生疲勞。

根據(jù)鉆具的結(jié)構(gòu)組特點以及其受力特性，鉆具失效形式分為螺紋斷裂失效和加厚過渡帶斷裂失效。其中以鉆具螺紋刺漏、斷裂失效為主。其主要原因為螺紋是整個鉆柱上最薄弱的環(huán)節(jié)，其壽命一般難于同鉆具本體相抗衡，同時承受復(fù)雜交變應(yīng)力頻繁作用。

超聲波探傷主要原理及探傷檢測設(shè)備選型

1.超聲波探傷原理

超聲探傷是目前應(yīng)用最為廣泛的一種無損檢測方法。它有靈敏度高、穿透力強、探傷靈活、效率高、成本低及對人體無害等優(yōu)點，它不僅可探測金屬及非金屬材料的缺陷（內(nèi)部的和表面的），還可測定材料的厚度及強度等。探傷的基本原理是高頻脈沖發(fā)生器脈沖產(chǎn)生高頻脈沖信號，脈沖信號由電聲轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為超聲波脈沖通過探頭傳入鉆桿內(nèi)，當超聲波傳播在鉆桿中遇到缺陷界面或桿體界面時將產(chǎn)生反射，反射信號通過處理系統(tǒng)顯示在示波器上，并將其幅度和傳播時間顯示出來。根據(jù)器件中的聲波傳播速度，通過超聲波信號在鉆桿內(nèi)往返一次的傳播時間即可換算出缺陷的深度。

2.超聲波探傷設(shè)備選型

目前，超聲波探測儀常采用南京東大電子設(shè)備公司生產(chǎn)CUD-2080型儀器，采用A掃描顯示評判缺陷。

探頭是超聲波發(fā)射接收裝置，檢測的準確性在很大程度上取決于探頭的參數(shù)，即探頭頻率，折射率，遠距離分辨率，波束寬度，聚焦范圍和光束中心軸的傾斜程度。根據(jù)所探工件的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)選擇合適頻率的探頭。為保證探頭與工件穩(wěn)定耦合，探頭接觸面加工成與鉆桿外表面相適應(yīng)的弧面。

根據(jù)SY/T5144-2007標準規(guī)定[5]，選取與被檢測鉆桿材質(zhì)、熱處理、規(guī)格、表面形狀相同的的報廢鉆桿制作三個試塊，且選用材料不得有裂紋、夾雜等缺陷，檢測前應(yīng)注意所采用試塊是否與鉆桿檢測方向一致[6]。在1#和2#試塊的過渡區(qū)內(nèi)表面和90°臺階分別做一道N5的刻槽及一個φ1.6mm豎向通孔[7]。在3#試塊易發(fā)生斷裂的部位制作一道1.5×1.5mm的刻槽。

耦合劑的作用是排除探頭與鉆桿之間的空氣，確保超聲波信號有效的傳人鉆桿中。機油的聲阻抗值為1.28×106/*S，且對鉆桿無腐蝕、對人體無害，根據(jù)測試的工作環(huán)境、操作方式和被測鉆桿的表面狀況，選用機油作為耦合劑。

在對被檢工件進行檢測前，根據(jù)檢測部位的不同用相應(yīng)的試塊對儀器靈敏度進行調(diào)節(jié)。采用斜探頭對1#和2#試塊進行探傷檢測，將探頭置于對比試塊人工缺陷上前后移動，找最高回波，調(diào)節(jié)增益，使波高調(diào)整為滿幅度的50%，記錄此時儀器的靈敏度，作為探傷的標樣高度，所有被測鉆桿的信號均要和它相比較。用小角度直探頭對3#試塊進行檢測，將探頭至于對比試塊端面移動，注意探頭角度的選擇盡量與螺紋錐度相同且置于螺紋端面探頭的方向，找到最高回波，調(diào)節(jié)增益，使最高回波為滿幅度的50%，記錄此時儀器的dB值，作為探傷的標樣高度，所有被測接頭螺紋的信號都要和它相比較。

超聲波探傷檢測應(yīng)用

1.鉆桿加厚過渡區(qū)的疲勞探傷檢測

鉆桿加厚過渡區(qū)截面積變化明顯，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，且鉆桿焊接也在該區(qū)域。因此，加厚過渡區(qū)成為鉆桿的“薄弱環(huán)節(jié)”，在此發(fā)生了許多鉆具失效事故。因此，為了保證鉆桿的整體質(zhì)量，必須對加強對加厚過渡帶的檢測。發(fā)生在鉆桿加厚過渡區(qū)的鉆具失效過程一般為：在內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕坑，然后在坑底產(chǎn)生疲勞裂紋，疲勞裂紋向外壁擴展延伸，直到刺穿失效。

對回收鉆桿進行檢測，探頭沿鉆桿加厚過渡區(qū)前后移動時，信號回波顯示非常高，波峰尖銳，根據(jù)對比試塊的回波高度判定為缺陷。當探頭左右移動時，波峰緩慢降低，當缺陷波降至一半時，探頭中心線之間的距離即為缺陷的指示長度。當對準缺陷傾斜探頭時，波峰顯著降低，排除腐蝕坑的可能性，該缺陷判定為內(nèi)表面裂紋。裂紋信號要高出式樣很多，大多會高出50%一樣，嚴重的甚至能達到100%。

腐蝕坑是鉆具內(nèi)外壁常見的缺陷，尤其以內(nèi)壁腐蝕坑危害最為嚴重。探頭沿鉆桿做移動時，發(fā)波形幅度不高，波的起落點較寬，該缺陷判定為腐蝕坑。但當遇到大而深的腐蝕坑時與裂紋信號基本相同，尖而狹長。

2.鉆鋌螺紋的疲勞探傷檢測

由于螺紋的幾何形狀及應(yīng)力集中效應(yīng)，在復(fù)合交變應(yīng)力作用下，鉆鋌兩端的螺紋部位變成了薄弱環(huán)節(jié)。鉆鋌失效的主要類型是鉆鋌螺紋處斷裂，其中大部分發(fā)生在鉆鋌螺紋根部的1-3牙螺紋。

對鉆鋌螺紋進行超聲波檢測，鉆鋌螺紋具有一定的錐度，直探頭對螺紋根部1-3mm的缺陷不能有效地檢測出來，很容易和螺紋波混淆，因此有必要選用適合螺紋錐度的小角度直探頭。目前鉆鋌螺紋錐度一般有1：4和1：6兩種，相對應(yīng)的選用6°和4°度兩種小角度直探頭。

檢測時將探頭置于鉆鋌螺紋端面上呈鋸齒狀做圓周運動，當超聲波打到缺陷上時，熒光屏上就會在相應(yīng)的位置出現(xiàn)明顯高于底波的回波，回波的高低取決于缺陷的大小。可見，儀器上顯示波幅的高低與反射波的能量有關(guān)，反射波能量高低與被檢工件不連續(xù)有關(guān)。

鉆桿90°吊卡臺階端的疲勞探傷檢測

與鉆桿管體和加厚過渡區(qū)相比，鉆桿90°吊卡臺階端疲勞裂紋產(chǎn)生的頻率較少，但是危害嚴重。90°臺階端疲勞裂紋生成方式先由外壁產(chǎn)生裂紋，向內(nèi)壁延伸直到鉆具失效。由于制造工藝上的原因，在90°臺階端外形突然變化，引起應(yīng)力集中，在交變負荷的作用下該處易產(chǎn)生疲勞裂紋。

當探頭沿回收鉆桿加厚區(qū)向臺階方向做前后移動時，出現(xiàn)與裂紋信號相同的回波信號，信號狹長，當探頭左右移動時，波峰沒有明顯變化，當傾斜探頭對準缺陷時，波峰出現(xiàn)明顯降低，判斷為內(nèi)表面裂紋。

當探頭在90°臺階變化區(qū)掃描移動時，當回波波峰較高，并且波峰尖銳，并從波峰出現(xiàn)的位置可以判斷出是探頭的幾次波，探頭做前后移動，波形變低甚至消失，此時可以輕拍二次波對應(yīng)的掃查位置，如果發(fā)現(xiàn)反射回波閃爍，便可以確定鉆桿外表面存在缺陷。

結(jié)論

1. 腐蝕、沖蝕在某種程度上消弱了鉆具的承載力，應(yīng)力疲勞和振動式導(dǎo)致鉆具失效的主要因素。加厚過渡帶斷裂、螺紋斷裂失效和90°吊卡臺階端疲勞斷裂失效是鉆具失效最常見的形式。

2. 超聲探傷是一種應(yīng)用廣泛的無損檢測方法。它有檢測厚度大、靈敏度高、速度快、成本低及對人體無害等優(yōu)點，能夠?qū)︺@具缺陷進行定位和定量。

3. 選擇合適的超聲波儀器、探頭及人工缺陷試塊，采用恰當?shù)姆椒?，可對加厚過渡帶斷裂、螺紋斷裂失效和90°吊卡臺階端的疲勞斷裂等進行有效檢測。

參考文獻：

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[6] American Petroleum Institute. “Specification for Rotary Drill Stem Elements（40th Edition）” （API Spec 7-1/ISO 10424-1）. Washington. D.C： API Standards Department， 2011：50～53.

[7] 行業(yè)標準. “油井管無損檢測方法 鉆桿焊縫超聲波探傷”（SY/T5446-92）.北京：石油工業(yè)出版社，1992.10，。

超聲波技術(shù)范文第5篇

[關(guān)鍵詞]超聲波技術(shù)；暖通空調(diào)；應(yīng)用探討

中圖分類號：TU83 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）08-0362-01

由于超聲波頻率高、波長短，具有傳播方向性強，遇到障礙物易放射的特點，使得超聲技術(shù)成為物理、電子、機械等多學科相聯(lián)系的高新技術(shù)。超聲技術(shù)與信息、化學、環(huán)境、醫(yī)學等學相結(jié)合，在探測、加工、醫(yī)療等方面廣泛應(yīng)用。超聲波應(yīng)用于暖通空調(diào)與制冷領(lǐng)域，已經(jīng)在霧化加濕、促進換熱傳質(zhì)、增強除垢等多方面有可喜的研究成果。

1 超聲波霧化加濕技術(shù)

理論研究表明，在振幅相同的條件下，一個物體振動的能量與振動頻率成正比，超聲波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)質(zhì)點振動的頻率很高，因而能量很大。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，超聲技術(shù)成為與機械、物理、電子等多學科相聯(lián)系的高新技術(shù)，這取決于超聲波頻率高、波長短，具有傳播方向性強，遇到障礙物易反射的特點的這些特點使得超聲波技術(shù)在暖通空調(diào)中也有著廣泛的應(yīng)用。在霧化加濕、增強除垢、促進換熱傳遞等多方面有可嘉的研究成果。本文介紹超聲波技術(shù)在暖通空調(diào)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。

1.1 常用的加濕技術(shù)有很多種，有離心加濕，濕膜加濕、壓噴霧加濕、電加濕、汽水混合加濕、超聲波加濕等。

1.2 超聲波加濕噪音小、產(chǎn)生的水霧度底、清潔度高；而且水霧中含有大量的負離子，并且可以有效的吸收空氣中的甲醛，尼古丁等有害氣體，再增加空氣好的濕度的同時還凈化了空氣提升的空氣的質(zhì)量。如今超聲波加濕器早于廣泛的應(yīng)用于家庭，特別是在我國的北方地區(qū)，在冬季室內(nèi)干燥所以應(yīng)用的特廣泛。超聲波技術(shù)還用于中央空調(diào)的清潔、加濕、除靜電。保持環(huán)境濕度的同時還給了大家一個高品質(zhì)的空氣，從而提高了人們的身體健康指數(shù)。

1.3 超聲波加濕技術(shù)有兩種，一種是通過超聲波霧化噴頭實現(xiàn)；另一種是通過用換能器的機械振動產(chǎn)生超聲波霧化液體。

1.4 換能器機械振動引起超聲霧化是利用高頻激勵電路產(chǎn)生高頻電信號，并通過換能器轉(zhuǎn)換為機械振動。關(guān)于超聲霧化形成的原理，有著不同的理論，一種理論說超聲信號傳播到液體中，超聲波在液體中傳播，在液體里發(fā)生空化，引起了微波導(dǎo)致了液體打霧化形成。另一種理論被稱為超聲波在液體中傳播，表面波不穩(wěn)定引起的表面張力波導(dǎo)致霧的，這種理論被叫為張力波理論。

利用超聲波霧化噴頭實現(xiàn)超聲霧化加濕技術(shù)，其原理是利用聲波共振原理，當壓縮的空氣撞擊共振腔時，氣流的出口與共振腔之間產(chǎn)生聲波，而聲波又在共振腔內(nèi)產(chǎn)生反射形成共振，當共振的頻率達到超聲波的頻率時，水就能得到很好的霧化。

1.5 超聲霧化液體可以讓我們得到均勻且大小可控的的霧滴，并且會隨著聲波頻率的提高而使霧滴的尺寸變得越小，超聲波霧化效果還受超聲波的強度影響，超聲強度越大，霧化量越就越大。

地暖毛細管網(wǎng)、恒溫恒濕的空調(diào)系統(tǒng)可以更好改善室內(nèi)環(huán)境。超聲波運用在暖通空調(diào)中可以幫助用戶吸收室內(nèi)的煙味、甲醛、增濕等功能在很大程度上滿足客戶的需求。在追求節(jié)能環(huán)保的同時，暖通空調(diào)更加注重人體功能學設(shè)計，開發(fā)多種人性化功能，滿足消費者的多方面需求。推動著暖通空調(diào)行業(yè)不斷可持續(xù)發(fā)展。

2 超聲波除霜技術(shù)

風冷型機組在環(huán)境溫度較低的工況下運行，一個重要的問題就是蒸發(fā)器翅片管表面結(jié)霜。當翅片管表面溫度低于空氣的露點溫度時，空氣中水蒸氣在翅片管上凝結(jié)。翅片表面溫度低于0°C時，翅片表面就會結(jié)霜。霜層的形成不僅不利于空氣流通，而且結(jié)霜使得空氣與翅片管之間的換熱熱阻增大，大大降低了換熱系數(shù)。當霜層過厚時，嚴重影響換熱效果，使壓縮機低效率下運行，制冷系統(tǒng)的cop值極大降低，造成能源的浪費，甚至達不到需要的制冷效果。

超聲波在固體中傳播有機械振動作用，因此考慮用超聲波振動除霜。利用超聲波的機械振動作用，使蒸發(fā)器表面霜層脫落，從而在保持冷凍室內(nèi)冷凍溫度下，除去蒸發(fā)器表面的霜層。這樣，可以避免冷凍食品在除霜時融化。從而最大程度保持粗藏食品的質(zhì)量。

此方面的探索只是初步的，在振動頻率選擇與結(jié)霜表面相匹配的換能器設(shè)計等方面還需要大量的實驗分析和研究。

3 利用超聲波提高換熱效率

換熱器在暖通行業(yè)中應(yīng)用廣泛，無論是供熱還是供冷系統(tǒng)，換熱器是不可或缺的設(shè)備。根據(jù)對流換熱公式，要提高換熱器換熱效果，可以增大換熱器的換熱面積，提高換熱系數(shù)，或者加大換熱溫差。利用超聲波技術(shù)在暖通空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用

結(jié)束語

超聲波除霜方面的研究比較少，現(xiàn)在還以實驗研究為主，超聲波換能器與除霜設(shè)備匹配程度可能會對實驗結(jié)果a生較大的影響?？梢灶A(yù)見，在不斷提倡學科交叉研究的今天，超聲技術(shù)與暖通空調(diào)及制冷相結(jié)合，將愈加顯示出廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻