超声导波学习笔记:2.超声导波的特性(下)

2.3 超声导波的衰减小----可检测距离大

在前面，我们讨论过波导体，并认为，超声导波是基本上被限制在钢质薄板或薄壁管中传播的特殊波。我认为，钢质薄板或薄壁管，作为波导体，首先具有衰减小、可检测距离长的优点。

2.3.1 导波沿平行界面方向上传播的衰减很小，类似同频率纵波沿厚度方向上的衰减

与在管壁内多次反射的纵波或横波相比(每次反射都可能伴随折射产生----有透射损耗)，导波平行界面传播，其沿管道轴线方向上的衰减系数α，还是要小得多。我总的认为，导波沿平行界面方向上传播的衰减，如沿管子轴向的衰减，大致和相同频率的纵波，沿工件厚度方向传播的衰减，差不多。资料〔1〕认为:当导波频率为1.5MHz时，可以发现距(单发收)导波探头1m处，厚度为5—6mm低合金高强度钢板上的ф6X1.25mm平底孔。

笔者注:我不知，频率为1.5MHz的纵波，单发收可检测多厚锻件？但超声纵波检测碳钢和低合金钢细晶锻件(单发收探头，2--5MHz)，标准JB/T4730.3第4.5.5.2b)有如下规定:

锻件厚度超过400mm时，应从相对两端进行100%的扫查。

我由此做出了“大致和相同频率的纵波，沿工件厚度方向传播的衰减，差不多”的推断，不一定准确。

2.3.2 影响可检测距离的因素

2.3.2.1 频率

笔者根据现有杂志资料，将导波按频率高低，分为下列三种，并列出了薄钢件大体单发收可检测距离:

高频导波(f≥1MHz)，大体可检测距离≤1m;

中频导波(250KHz‹f‹1MHz) ，大体可检测距离≤5m;

低频导波(f≤250KHz) ，大体可检测距离5m---177m。

2.3.2.2薄钢件的两面介质

1)对于管道内无介质，管道外无防腐保温层的裸管道，可检测距离最长。资料〔2〕的试验结论为:对ф108X6mm低合金钢管，使用频率f=64KHz的导波，可检测距离为119.6m。

2)对于管道内有气体或液体，外有防腐保温层、且被埋地占压的管道，可检测距离则最小。资料〔3〕认为:对ф529mm埋地占压低合金管道，低频导波的可检测距离为10—15m。

至于哪种工况状态下，哪种模态导波的频率、速度、衰减系数α，以及最佳检测距离，要由试验确定。

参考资料:

〔1〕刘伟成等.海洋石油静电脱水压力容器的超声导波检测〔J〕.无损检测，2012，34(2):31—34.

〔2〕李宏富等.基于磁致伸缩技术的超声导波波速及最大检测长度试验〔J〕.无损检测，2010，32(9):700—703.

〔3〕王遂平等.超声导波检测技术在埋地占压管道检测与风险分析中的应用〔J〕. 无损检测，2012，34(3):35—37.