玻璃钢管材新型超声无损检测研究

在油气集输和储运领域管输材质主要以金属为主，由于二次开采和三次开采技术的应用，管输运行环境越来越复杂和苛刻，例如含腐蚀性介质H2S、CO2、Cl-及细菌等，均会对金属管材的管体安全性造成腐蚀危害，导致事故频发，造成油气资源的损失,同时带来环境及社会公众安全问题。近年来各油田增加玻璃钢管道的投入和使用，其质量小、强度高、耐腐蚀、内壁光滑、绝缘、抗磁、成本低，极大降低了因介质腐蚀带来的泄漏概率。

但在实际运用时存在问题，玻璃钢管接头处容易发生泄漏，玻璃钢管由于自身结构及输送介质相互作用，随着服役年限增长容易存在断裂、分层等泄漏现象。

本文对油气田集输和储运领域常用的玻璃钢管材超声无损检测方法进行研究。

超声波检测技术是通过超声波对材料或结构存在缺陷或不连续性发生特定的反射、衰减、共振、透射等模式来获得缺陷的大小、类型、位置等一系列特征。超声波波源是通高频交变电流以后，超声探头中的压电晶片产生高频振动产生成。为了避免超声波在探头与被测物之间的衰减，通过耦合剂进行耦合，超声波到达物体内部，形成弹性波，当在物体内遇到缺陷时会产生缺陷回波，通过与无缺陷的回波信号进行对比分析，可获得缺陷的大小、位置以及类型。超声波检测的深度较大，缺陷定位准确度较高，对面积型缺陷检测灵敏度较好，但是，不适合用于结构复杂的材料，需要耦合剂，检测精度受被检件材质、晶粒度的影响。 

关于超声波在非金属领域的研究，实际应用主要针对提高超声波检测精度方向开展技术攻关，主要是关于缺陷与幅值变化的关系，如国内学者艾春安等对检测到的超声信号利用经验模态分解，求解其本征模态函数IMF，分析各阶IMF分量，利用IMF分量及引入引力波因子的大小来实现缺陷的识别；随后刘蔺慧等利用COMSOL仿真平台建立了两层胶粘结结构模型，得到了回波幅值与脱粘长度的变化规律，讨论了不同尺寸激励源对于超声信号的影响。近年来，顾兴旺利用ANSYS软件建立了大梁层压复合模型，对缺陷信号的首波幅值进行了归一化处理，研究了不同尺寸裂纹对超声传播的影响。