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Applus RTD公司開發(fā)新型3D超聲波檢測(cè)系統(tǒng)

管道超聲波檢測(cè)技術(shù)是運(yùn)用超聲波對(duì)管道環(huán)焊縫等特殊部位進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢測(cè)，識(shí)別缺陷的類型和大小。通常管道鋪設(shè)過程中要對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)完后管道方可投入使用，以確保管道的承壓能力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

超聲波檢測(cè)主要運(yùn)用脈沖回波技術(shù)（PE）或衍射波時(shí)差技術(shù)（TOFD），目前已廣泛應(yīng)用在工業(yè)焊接完整性評(píng)估領(lǐng)域。然而，兩種方法的檢測(cè)效果均不夠完善。脈沖回波技術(shù)在定量檢測(cè)缺陷特征方面仍存在一定不足，因?yàn)閺哪骋蝗毕莘瓷浠氐男盘?hào)高度依賴于超聲波束與缺陷的方向。衍射波時(shí)差法可準(zhǔn)確判斷缺陷尺寸，但在確定缺陷類型的方面能力有限；而且掃描結(jié)果以信號(hào)數(shù)據(jù)的方式獲得，無法直接表明缺陷的大小和方向，需依靠操作人員的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)來判斷。

近期，Applus RTD公司在無損檢測(cè)領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，通過使用反射波場(chǎng)外推法（IWEX）的3D超聲技術(shù)，達(dá)到了詳細(xì)檢測(cè)管道關(guān)鍵缺陷部位并對(duì)缺陷部位直接成像的目的。該技術(shù)基于波場(chǎng)外推原理，通過缺陷造成的反射波異常波場(chǎng)，反推缺陷的實(shí)際尺寸。當(dāng)超聲波掃描場(chǎng)范圍內(nèi)出現(xiàn)缺陷，異常點(diǎn)將觸發(fā)高振幅反射波，并產(chǎn)生高亮信號(hào)，檢測(cè)工具通過記錄異常區(qū)域所有點(diǎn)的反射信號(hào)，通過外推法得出缺陷的實(shí)際尺寸和表面特征。把波場(chǎng)記錄外推到指向檢測(cè)區(qū)域所有點(diǎn)的空間處。

該研究成果稱為RTD IWEX系統(tǒng)，運(yùn)用這一技術(shù)，可得出被檢測(cè)區(qū)域的真實(shí)圖像，而不是異常數(shù)據(jù)信號(hào)的散點(diǎn)圖。該技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于可對(duì)缺陷部位進(jìn)行綜合可視化表征，精確表征缺陷的大小、位置和方向，從而減少管道建設(shè)過程中產(chǎn)生的焊接缺陷。

該技術(shù)允許環(huán)焊縫檢測(cè)在-40°C到+ 60°C范圍內(nèi)采用最新的，已改進(jìn)的成像算法。使用先進(jìn)的四代硬件，可激活256種超聲波頻道，進(jìn)入到IWEX圖像中。

Applus RTD通過為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估性能，如圖5左所示。檢測(cè)結(jié)果以2D和3D的形式評(píng)估，并同選擇缺陷宏觀照片進(jìn)行比較。用IWEX軟件得出的缺陷3D典型截圖如圖5右所示。

圖5 IWEX測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)（左）和檢測(cè)結(jié)果（右）

RTD IWEX技術(shù)的環(huán)焊縫檢測(cè)允許溫度在-40°C到+ 60°C之間，盡管該系統(tǒng)的一系列試驗(yàn)仍在評(píng)估中，但反饋結(jié)果已顯示出該系統(tǒng)有著很好的商業(yè)化趨勢(shì)。下一步研究是進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，盡可能的提高檢測(cè)效率。

目前大多數(shù)超聲波測(cè)試設(shè)備可生成管道檢測(cè)的電子記錄，但由于電子記錄結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢測(cè)結(jié)果解釋具有一定難度，而且耗時(shí)，操作人員需掌握一定操作技能。然而，RTD IWEX技術(shù)可直觀顯示檢測(cè)區(qū)域狀況，使2D和3D數(shù)據(jù)可視化。與其他技術(shù)相比，這將減少人們理解誤差，允許數(shù)據(jù)自動(dòng)分析。由于自動(dòng)化評(píng)價(jià)更為精準(zhǔn)，該技術(shù)可以降低短期維修成本，降低管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

祝愨智 孫冰源 編譯自Applus RTD公司官網(wǎng)