超声波无损检测技术在供水管网上的应用.pdf 2页

'第30卷第4期上海水务Vol_30No．42014年12月ShanghaiWaterDec。2014超声波无损检测技术在供水管网上的应用王盛(威立雅工业水处理(上海)有限公司，上海200041)摘要：为了优化管网更新改造位置和时间的选择，我们需要掌握能够评估管道腐蚀状况的手段。超声波无损检测技术在石油燃气领域的钢管上有着广泛的应用，为了探寻该技术在以铸铁管为主的供水管网领域应用的可能性，本文介绍了技术的原理、实际应用后的效果，并分析了原因。关键词：超声波；无损检测；铸铁管；石墨化ApplicationofUltrasonicNon-destructiveTestonDrinkingWaterNetworkWangSheng(VeoliaWaterIndustrial(Shanghai)Co．Ltd．Shanghai200041)Abstract：Inordertooptimizethetimeandplaceselectionofdrinkingwaternetworkrenewal，peopleneedtoknowwellthemeansofassessingpipe’Scorrosionstatus．Ultrasonicnon—destructivetestiswidelyusedinthesteelpipesnetworkofthepetrochemicalandnaturalgas．Inordertostudyitsfeasibilityondrinkingwaternetworkmainlyincastironpipes，thispaperintroducesthetheoryofultrasonicnondestructivetest，effectofitsapplicationoncastironpipeandfindsoutthereasons．Keywords：ultrasonic；non-destructivetest；castiron；graphitization不连续点或区域，判断管道的状况。无损检测是一个1引言大类，其中有许多技术手段，最常用的技术之一是超以金属材质为主的地下供水管网长期埋设于土声波无损检测。本文介绍超声波无损检测技术的原壤环境中，内部输送着含消毒剂的安全饮用水，决定了理、优缺点、应用范围，特别是将该技术引入以铸铁它必然存在于来自内外部腐蚀的威胁。腐蚀现象不仅材质为主的供水管道后的应用效果。造成管道爆管、维修和断水，并且造成许多难以发现的2超声波无损检测的原理漏水点，使城市管网产销差居高不下。我国供水管网材料和施工质量普遍较低，防腐能力弱，平均寿命往往只超声波无损检测技术的应用范围详见表1：有30a左右甚至更短。因此，必须要有合适的技术手段表1超声波无损检测技术的应用范围来探测管道的状况，及时更新状况不佳的管道。管径不限有两种方法可以评估管道的状况：一种是割管管材钢管、铸铁管(新)取样检验，另一种是无损检测。取样检验是把管道测量类型定量测量项目管道壁厚、缺陷的内衬涂层及腐蚀产物去除后，找到管道的腐蚀点测量范围点测量和面．测量管道的实际剩余壁厚。其优点是准确度高．结论可靠．但操作较复杂，时间周期较长。无损检超声波是在高频率处的声能，超出人类的听觉测直接在管道埋设现场作业，不伤害管道本身，不影极限。大多数超声波测试在频率范围500kHz20响检测后管道的继续试用，通过探测管道结构上的MHz之间进行。无论频率大小，声音都是以有组织作者简介：王盛，男，工程师，技术中心主任。E—mail：wang__sheng@hotmail．com一35— ·36·上海水务2014住的机械振动的模式在某种介质中(空气或钢)根据波取两段分别为DN300和DN400的埋地灰铸铁的基本物理定律来传播的。管道，均已腐蚀，有腐蚀沉积物。用喷砂_丁艺可以去所有的超声波测厚仪的工作原理都是精确测量除腐蚀沉积物。喷砂前后分别用超声波测厚仪和千由超声波传感器产生的一个声音脉冲旅行通过一个分尺测定腐蚀管道残余壁厚。结果详见表2。试件所需的时间。该传感器包含一个压电元件并由表2超声波无损检测应用效果试验表一个短促的电脉冲激发产生超声波脉冲。声波进入试件材料不断前行知道遇到材料的后壁或其它边界，然后返回到传感器，再将声能转化成电能。传感器发出超声波后就一直等待着到达边界后返回的回声。通常这个时间间隔只有几百万分之一秒。仪器设定好超声波在该试件材料中的传播速度，它就可以用简单的数学关系计算试件厚度。试验结果表明超声波技术不适合对埋地铸铁管坐22(1l)J厚度进行测量。技术一般会低估铸铁残余厚度试中：T=试件厚度：V为超声波在试件材料中的传播1．6ram左右，标准偏差甚至超过3mm。铸铁的厚度越大，测量误差越大。因此，超声波技术测量铸铁会速度：At为测量的超声波一个来回所用的时间。由于超声波无法有效地通过空气传播，所以一滴导致最大误差约4ram以上。耦合液在传感器和试件之间加人以实现声音的良好经过分析。造成这一误差的原因主要有两点：一铸铁中石墨和铁的结合面并不光洁，有的因传输。常见的耦合剂为甘油，丙二醇，水，油，和凝胶。、为石墨化作用发生了降解。结合面有了多个微小棱耦合剂角，会造成超声波的杂散反射，干扰超声波传播方向。根据前述超声波技术的原理，如果超声波在介质中不能直线传播的话，壁厚计算结果就会发生偏差。测试件_t0tlt2二、根据石墨化过程的不同阶段，超声波在铸铁中图1超声波测厚原理遇到的阻力发生着变化，同时传播速度也发生着变化。因为声波遇到异种材料之间的边界就会反射，所根据超声波技术的原理，如果超声波在特定材质中的以．这样的测量还可以揭示出在测试材料中存在的缺陷。速度如果不确定的话，厚度计算结果就会发生偏差。反射4结语由于石墨的存在。精度难以保证，超声波无损检鼎Ⅱ测技术不适合在埋地旧铸铁管上应用，但可以在钢迎垦管上使用，这一点已经在石油燃气和供水钢管领域间得到了广泛的应用，效果良好。超声波无损检测技术还可以在新管质量检验和材料验收上得到很好的应TT传用，如用其测量球墨铸铁管整体厚度、防腐涂层厚度，进而推算铸铁基体厚度。至于管道更新改造时图2超声波探伤示例地点选择的决策支持．当前更好的埋地铸铁管状况评估手段还是割管取样检验的方法，威立雅集团依3超声波无损检测应用效果试验托强大的技术实力，有着一整套先进的取管状况评超声波无损检测在钢管上的应用早已十分成熟，估方法，不仅可以评估管道当前的状况，还能够推算普遍应用于石油燃气钢材质管线的探伤和状况评估。其残余使用寿命，为几年后的管网更新做好准备。在供水行业，除长距离大口径输水管、过桥管等采用参考文献钢管外，大多采用球墨铸铁管和灰铸铁管，超声波无损检测技术的应用还十分有限。为了检验超声波技术l1]王盛．法国城市供水管网更新工程计划的研究：【硕士学位论在铸铁管上的应用效果，我们进行了如下试验。文】．上海：同济大学环境与工程学院，2006．一36—'