金属材料超声无损检测技术应用研究.pdf

2023年8月上 世界有色金属 181金属材料超声无损检测技术应用研究卢菲（辽河石油勘探局有限公司物资分公司（物资管理部），辽宁 盘锦 1 2 4 0 1 0）摘 要：为了提高石油工业装备检测水平，促使石油生产工业健康、可持续发展，现提出一套行之有效的金属材料超声无损检测技术应用方案。首先，针对超声无损检测技术、算法与研究概况，研究了连续波透射法、共振法、脉冲反射法、脉冲透射法四种超声无损检测方法。其次，从灵活选择超声无损检测技术方法、在对的时间段内实施无损检测工作、对超声无损检测方式加以升级等方面入手，将超声无损检测技术科学地应用到石油行业金属材料中。结果表明：本文所提出的超声无损检测技术应用方案具有较高的可靠性和可行性，不仅可以精确化检测石油行业金属材料内部缺陷，还能实现对材料微观部分的精细化检查，有效地提高了金属材料把控质量。希望通过这次研究，为相关人员提供有效的借鉴和参考。关键词：金属材料；超声无损检测；方法研究中图分类号：T G 1 1 5.2 8 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 5-0 1 8 1-3Application of ultrasonic nondestructive testing technology for metal materialsLUFei(L i a o h e P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n B u r e a u C o.,L t d.Ma t e r i a l B r a n c h (Ma t e r i a l Ma n a g e me n t D e p a r t me n t),P a n j i n 1 2 4 0 1 0,C h i n a)Abstract:I n o r d e r t o i mp r o v e t h e i n s p e c t i o n l e v e l o f e q u i p me n t i n t h e p e t r o l e u m i n d u s t r y a n d p r o mo t e t h e h e a l t h y a n d s u s t a i n a b l e d e v e l o p me n t o f t h e p e t r o l e u m p r o d u c t i o n i n d u s t r y,a n e f f e c t i v e a p p l i c a t i o n s c h e me o f u l t r a s o n i c n o n d e s t r u c t i v e t e s t i n g t e c h n o l o g y f o r me t a l ma t e r i a l s i s p r o p o s e d.F i r s t l y,a c c o r d i n g t o t h e c o n c e p t a n d r e s e a r c h s t a t u s o f u l t r a s o n i c n o n d e s t r u c t i v e t e s t i n g,f o u r u l t r a s o n i c n o n d e s t r u c t i v e t e s t i n g me t h o d s,i n c l u d i n g c o n t i n u o u s w a v e t r a n s mi s s i o n me t h o d,r e s o n a n c e me t h o d,p u l s e r e f l e c t i o n me t h o d a n d p u l s e t r a n s mi s s i o n me t h o d,a r e s t u d i e d.S e c o n d l y,t h e u l t r a s o n i c n o n d e s t r u c t i v e t e s t i n g t e c h n o l o g y i s s c i e n t i f i c a l l y a p p l i e d t o t h e me t a l ma t e r i a l s i n t h e p e t r o l e u m i n d u s t r y f r o m t h e a s p e c t s o f f l e x i b l e s e l e c t i o n o f u l t r a s o n i c n o n d e s t r u c t i v e t e s t i n g t e c h n o l o g y a n d me t h o d s,i mp l e me n t a t i o n o f n o n d e s t r u c t i v e t e s t i n g w i t h i n t h e r i g h t t i me p e r i o d,a n d u p g r a d i n g o f u l t r a s o n i c n o n d e s t r u c t i v e t e s t i n g me t h o d s.T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e a p p l i c a t i o n s c h e me o f u l t r a s o n i c n o n d e s t r u c t i v e t e s t i n g t e c h n o l o g y p r o p o s e d i n t h i s p a p e r h a s h i g h r e l i a b i l i t y a n d f e a s i b i l i t y.I t c a n n o t o n l y a c c u r a t e l y d e t e c t t h e i n t e r n a l d e f e c t s o f me t a l ma t e r i a l s i n t h e p e t r o l e u m i n d u s t r y,b u t a l s o r e a l i z e t h e f i n e i n s p e c t i o n o f t h e mi c r o s c o p i c p a r t s o f ma t e r i a l s,e f f e c t i v e l y i mp r o v i n g t h e q u a l i t y o f me t a l ma t e r i a l c o n t r o l.I h o p e t h i s s t u d y c a n p r o v i d e e f f e c t i v e r e f e r e n c e f o r r e l e v a n t p e r s o n n e l.Keywords:me t a l ma t e r i a l s;Ul t r a s o n i c n o n-d e s t r u c t i v e t e s t i n g;me t h o d s t u d y收稿日期：2 0 2 3-0 5作者简介：卢菲，女，生于1 9 8 5 年，高级工程师，工程硕士，研究方向：金属材料理化性能及无损检测。金属材料作为一种常用的材料，被广泛地应用于石油生产工业中其质量是否达标，直接影响了石油生产质量，所以，在石油生产工业中，相关检测人员要加强对金属材料质量的全面化把控。而超声无损检测技术作为一种新型检测方法，被广泛地应用于金属材料检测领域中，帮助相关检测人员从微观角度，精确化检测金属材料内部各种缺陷问题。所以，如何将超声无损检测技术科学地应用到石油生产工业金属材料检测领域中是相关检测人员必须思考和解决的问题。1 超声无损检测的概念与研究现状1.1 超声无损检测概念超声无损检测作为一种新型的无损检测技术，主要借助超声波，对试件缺陷问题进行全面化检查和测试。具体检测流程如下：将超声检测法应用到超声波中，并将其直接投射到所需要检测的物体上，一旦发现该物体出现缺陷问题，超声波会自动反射到物体上1，然后，结合反射到物体上的声讯号、声波，判断和分析物体内部是否出现缺陷问题。该检测技术除了可以用于金属材料的检测外，还用于大型锻件缺陷问题的检测。超声无损检测技术具有可探测厚度高、操作简单快捷、检测灵活性高、安全可靠等特点，被广泛地应用于石油生产工业中，并取得了良好的应用效果。目前，市场上出现超声无损检测系统，该系统框架图如图1所示。图1超声无损检测系统框架图被测工件在制作中，主要选用了金属材料，从图1可以世界有色金属2023年8月上182看出，超声信号发生器在实际工作期间，会产生大量的超声信号，超声探头通过采集这些超声信号，并将其发送和传输至示波器，由示波器负责对这些信号的处理，然后，将处理后的信号发送至计算机，由计算机深度分析这些信号的缺陷问题。1.2 超声无损检测算法超声无损检测算法主要包含以下几个流程：（1）理论模型建立，在进行理论模型建立时，主要用到超声信号，该超声信号主要是由原始信号、残留信号、结构信号等多种信号在不同空间经过多次干涉和影响所形成的。并利用高斯函数，完成对超声信号模型构建。（2）超声信号仿真。结合所构建好的超声信号模型，将噪声与不同带宽的噪声进行有效地结合，利用Matlab软件，完成对相关程序的编写，并廖勇降噪的方式，不断降低目标信号的噪音，同时，还要采用线性处理方式，对噪音信号进行降噪处理，确保信号在传播期间表现出良好、稳定的波动幅度。1.3 超声无损检测研究概况目前，我国逐渐加大了对超声无损检测技术的深入研究和应用，确保技术应用水平得以大幅度提高，促使该检测技术向新阶段迈进。全新数字化超声器的出现和应用，可以提高人们对超声无损检测技术的认识和理解2，促使超声无损检测技术健康、可持续发展，从而最大限度地提高该技术应用范围。现阶段，超声无损检测技术主要集中应用于构件质量检测、金属材料检测两个领域中，现以石油生产工业为背景，对金属材料检测超声无损检测技术应用进行全面化研究和探讨。2 超声无损检测方法研究图2超声无损检测方法以声波类型为划分标准，可以将超声无损检测方法划分为以下几种方法，分别是连续波透射法、共振法、脉冲反射法、脉冲透射法，超声无损检测方法如图2所示。这些方法的介绍便于相关检测人员根据金属材料性质，进行超声无损检测工作。2.1 连续波透射法该方法在实际运用中，需要向被测试件两侧分别添加相应的探头，并使用某一探头，将超声波连续发送到试件内，另一个探头主要用于对超声波的实时化接收。如果试件完好无损，那么接收探头所获得的信号较强，反之，接收探头所获得的信号较弱，但是这种检测方法存在一定的弊端，如定位精确度低、灵敏度差等问题，无法对试件缺陷问题进行精确地定位和检测。2.2 共振法共振法主要是指通过利用试件的共振特点，实时判断和分析试件实际缺陷问题，并将声波传递到被检测物体上，当试件的厚度与超声波半径两者之间存在整数倍关系时，反射波与入射波两者之间的相位相同时，会出现共振现象，并出现一定的共振频率。如果试件出现缺陷问题时，需要实时改变试件的共振频率，并计算出最终的试件厚度，通过采用该检测方法，可以确保最终检测结果的准确性。由于该方法所获得的检测结果具有较高的准确度，同时，所使用的设备操作简单，完全满足厚壁测量需求。此外，当工件厚度出现明显变化示，会诱发共振消失现象，这种情况适用于板材内部夹层等缺陷检测领域中。2.3 脉冲反射法脉冲反射法主要是指通过利用超声脉冲波，结合反射机理，对试件缺陷问题进行实时分析和检测。同时，利用换能器，将所接收到的信号直接呈现在荧光屏上。如果构件没有出现缺陷问题，荧光屏上仅仅展示以下两种超声波，分别是底波、始波。反之，如果试件出现缺陷问题，荧光屏会显示相应的缺陷声程信息和实际缺陷当量的大小，便于相关检测人员在第一时间内快速地检测试件缺陷问题，为保证超声无损检测结果的精确性和真实性创造了良好的条件。2.4 脉冲透射法脉冲透射法主要是指将发射探头和探收探头直接安装在被检试件的两侧，并保证两个探头始终保持在一条水平线上，只有这样，才能确保试件与探头之间具有较高的耦合度，同时，结合超声波实际能量浮动情况，对试件内部质量进行有效地分析和判断。如果试件完好无损，荧光屏上会自动展现小幅度的回波脉冲。反之，如果试件出现缺陷时，荧光屏会在第一时间内立即失去回波信号，仅仅显示起始脉冲。3 超声无损检测技术在石油行业金属材料中的应用实践在工业生产中，通常需要操作和使用金属材料，一旦金2023年8月上 世界有色金属 1831娄江.超声无损检测技术在金属材料焊接中的应用J.科技与创新,2022(9):168-170.2胡秋月.超声无损检测技术在金属材料焊接中的应用探讨J.中国金属通报,2022(9):231-233.3张德强.新时期金属材料焊接中超声无损检测技术的应用探究J.中国金属通报,2022(15):153-155.4屈海东.超声无损检测技术在金属材料焊接中的应用分析J.世界有色金属,2022(9):214-216.5鞠焕强.金属材料焊接中超声无损检测技术的有效应用探究J.建筑建材装饰,2022(1):163-165.6丛思超.金属材料焊接中超声无损检测技术的应用J.全面腐蚀控制,2022,36(4):22-23.7胡鹏,陈一帆,贾乐乐.金属材料焊接中超声无损检测技术的应用J.中国金属通报,2022(1):70-72.8苏晓勇.金属材料焊接中超声无损检测技术的有效应用探析J.中国金属通报,2021(15):170-171.属材料出现缺陷、质量不达标问题，将会直接影响整个工业生产质量和效率。因此，在正式进入工业生产之前，相关检测人员要严格按照如图3所示的超声无损检测技术应用流程，对金属材料质量进行系统化检测，保证金属材料缺陷问题解决的及时性和有效性。图3超声无损检测技术应用流程3.1 灵活选择超声无损检测技术方法金属材料不同，其外表形状、尺寸也存在一定的差异。在使用金属材料期间，通常会存在各种各样的缺陷问题，所以，相关检测人员在正式应用超声无损检测技术之前，要对金属材料外观进行反复化测试和验证3，然后，结合最终验证情况，选用合适的适宜方法。为了选用合适的超声无损检测方法，相关检测人员要从以下几个方面入手，对超声无损检测技术进行科学选择。相关检测人员要结合金属材料可能存在的各种缺陷问题，选用合适的检测方法。在测试金属材料期间，要结合超声无损检测技术自身特点4，改进检测技术存在的问题，并与其他先进的检测方法进行综合运用，从而起到优势互补的作用。3.2 在对的时间段内实施无损检测工作金属材料不同，所对应的性能也存在一定的差异，尽管所检测的金属材料相同，但是在不同时间段内对其进行检测，所获得检测效果也存在一定的差异。所以，为了确保超声无损检测技术科学地应用到石油生产工业金属材料中，相关检测人员要选用合适的时间段，对其进行检测5。在这个过程中，首先，相关检测人员要结合不同金属材料性能，确定合适的时间段，另外，相关检测人员可以结合现实情况，确定良好的检测时机，对金属材料进行提前检测，从而保证金属材料检测结果的精确性和真实性。3.3 对超声无损检测方式加以升级为了确保超声无损检测技术科学地应用到金属材料检测领域中，相关检测人员要不断地升级和优化超声无损检测技术。目前，在科技水平不断提高下，石油工业生产技术得以不断改革和创新，促使超声无损检测结果向精确化、真实化、高效化方向不断发展6，同时，还提高检测设备的集成化管理水平。在检测金属材料相关缺陷问题时，要深入地分析和研究新型检测技术，确保检测方式得以有效地优化和完善，确保金属材料缺陷检测工作能够正常、稳定、有效地开展。3.4 超声无损检测技术在金属材料应用中的注意事项在超声无损检测技术的应用背景下，为了保证金属材料检测水平，相关检测人员要熟练掌握和应用该技术应用注意事项。首先，要严格按照设计图纸相关标准和要求，选用合适的超声无损检测方法，并根据无损检测相关标准7，对石油生产工业中的金属材料进行系统化检测。其次，要确定合适的技术应用时间，制定石油工业生产流程，从而实现对试件现实运用情况的系统化、全面化检测。再次，通过充分利用和发挥超声无损检测技术的定位精确性优势，对其探头位置进行实时定位，从而获得相应的检测结果。最后，在进行石油生产工业金属材料检测期间，要对反射波幅值进行全面分析8，确保超声波的精确性、真实性和完整性。4 结语综上所述，通过将超声无损检测技术科学地应用到石油生产工业金属材料检测中，不仅可以提高金属材料的利用率，实现可再生资源的最大化利用，还能有效地提高社会经济发展水平。同时，在电子信息技术的迅猛发展下，超声无损检测技术不断地发展，变得越来越成熟，促使石油生产工业领域中原材料检测水平不断提升，这为后期更好地推广和普及超声无损检测技术打下坚实的基础。