超聲波方法在石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用研究

王勁松

摘? 要：石油機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)無(wú)損探傷、無(wú)損檢測(cè)具有較高的要求，禁止有太多太大的裂紋、空隙氣孔以及焊縫缺陷等出現(xiàn)于石油機(jī)械結(jié)構(gòu)上。而超聲波無(wú)損檢測(cè)方法能夠充分滿(mǎn)足石油機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)要求，具備方便易行等優(yōu)勢(shì)，可以獲得可靠準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)，目前在石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。為切實(shí)保證石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)質(zhì)量，工作人員要充分掌握超聲波方法的原理和應(yīng)用技巧，規(guī)范開(kāi)展無(wú)損檢測(cè)工作。

關(guān)鍵詞：石油機(jī)械;無(wú)損檢測(cè);超聲波方法

石油機(jī)械設(shè)備在石油開(kāi)采中發(fā)揮著十分重要的作用，只有做好石油機(jī)械設(shè)備的管理與維護(hù)工作，方可以推動(dòng)石油產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。為促使石油機(jī)械設(shè)備的良好運(yùn)行狀態(tài)得到維持，企業(yè)要定期檢修與維護(hù)機(jī)械設(shè)備。由于石油機(jī)械設(shè)備于特殊的環(huán)境中運(yùn)行，不能夠有太大的裂紋、空隙氣孔、焊縫缺陷等出現(xiàn)于機(jī)械結(jié)構(gòu)上，因此，在檢測(cè)過(guò)程中需采用無(wú)損檢測(cè)方法。和常規(guī)檢測(cè)技術(shù)相比，超聲波無(wú)損檢測(cè)方法具有較大的優(yōu)勢(shì)，如操作難度較小、結(jié)果可靠性較高等。為充分發(fā)揮超聲波無(wú)損檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)，保證石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)效果，相關(guān)人員要不斷提升自身的檢測(cè)水平，規(guī)范開(kāi)展檢測(cè)工作。

1 超聲波檢測(cè)方法概述

1.1 超聲波的概念

作為一種特殊的聲波，具有20000Hz以上的頻率，人耳只能夠聽(tīng)到16-20000Hz以?xún)?nèi)的聲音，難以聽(tīng)到超聲波。超聲波具有較高的頻率與較強(qiáng)的穿透性，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，如測(cè)量距離、計(jì)算速度等，應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展?jié)摿^大。

1.2 超聲波檢測(cè)原理

超聲波的頻率超強(qiáng)，波長(zhǎng)較短，一般在2cm以下，穩(wěn)定性與方向性?xún)?yōu)良。結(jié)合超聲波的這些特性，可于機(jī)械設(shè)備內(nèi)部探測(cè)中廣泛應(yīng)用，通過(guò)以波動(dòng)形式在設(shè)備介質(zhì)中傳播振動(dòng)超聲波，可促使設(shè)備探傷、測(cè)距、測(cè)厚以及清潔等目的得到實(shí)現(xiàn)。在具體實(shí)踐中，工作人員借助于超聲波發(fā)射設(shè)備對(duì)超聲波進(jìn)行定向發(fā)射，于設(shè)備中傳播超聲波。由于設(shè)備材質(zhì)密度存在差異，這樣將會(huì)有超聲波反射、吸收等現(xiàn)象發(fā)生。工作人員通過(guò)捕捉、分析反饋的超聲波信號(hào)，依據(jù)數(shù)字建模技術(shù)構(gòu)建相應(yīng)的畫(huà)面模型，能夠?qū)⒃O(shè)備內(nèi)部情況直觀、鮮明地展現(xiàn)出來(lái)[1]。特別是在石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)中，利用超聲波檢測(cè)技術(shù)不會(huì)影響到設(shè)備結(jié)構(gòu)，不會(huì)有任何形式的殘留物質(zhì)生成，能夠獲得客觀準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。同時(shí)，通過(guò)增大超聲波的頻率，可進(jìn)一步提升超聲波的指向性與穩(wěn)定性，這樣在不同材質(zhì)的石油機(jī)械設(shè)備檢測(cè)中皆可應(yīng)用超聲波檢測(cè)方法。

2 超聲波方法在石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值

石油機(jī)械設(shè)備具有精密和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在石油生產(chǎn)中占據(jù)著十分重要的地位。為保證石油機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行，要定期開(kāi)展維護(hù)管理工作，而檢測(cè)結(jié)果是維護(hù)管理的主要依據(jù)。

2.1 避免次生影響

過(guò)去一些人員主要利用實(shí)驗(yàn)介質(zhì)開(kāi)展石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)工作，這樣雖然能夠完成檢測(cè)任務(wù)，但會(huì)有部分實(shí)驗(yàn)物質(zhì)殘留于設(shè)備內(nèi)部，在很大程度上影響到設(shè)備運(yùn)行。而通過(guò)采用超聲波檢測(cè)方法，則可有效規(guī)避這一問(wèn)題，不會(huì)有任何形式的殘留物質(zhì)產(chǎn)生，這樣檢測(cè)工作對(duì)設(shè)備運(yùn)行的次生影響能夠得到良好避免，且測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性能夠得到保證。

2.2 準(zhǔn)確探測(cè)設(shè)備狀況

相較于其他檢測(cè)技術(shù)，超聲波檢測(cè)具有較高的靈敏度與較強(qiáng)的穿透性，能夠深度探測(cè)設(shè)備內(nèi)部。由于超聲波的靈敏度及頻率較高，工作人員可以對(duì)探測(cè)方向進(jìn)行良好控制，且探測(cè)級(jí)別可以達(dá)到微米級(jí)，能夠準(zhǔn)確探測(cè)設(shè)備內(nèi)部各個(gè)方位及各部件的大小與形狀。在超聲波探測(cè)過(guò)程中，基于警示系統(tǒng)的支持，可以實(shí)時(shí)示警設(shè)備缺陷區(qū)域，這樣石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)的實(shí)際需求能夠得到充分滿(mǎn)足[2]。近些年來(lái)，超聲波檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，整體操作難度較小，不需要較高的使用成本，具有較大的應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3 超聲波方法在石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的具體應(yīng)用

3.1 超聲波信號(hào)

超聲波信號(hào)是石油機(jī)械結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)的重要依據(jù)，通過(guò)分析超聲波信號(hào)，即可判斷機(jī)械結(jié)構(gòu)的當(dāng)前狀態(tài)。從本質(zhì)上來(lái)講，超聲波信號(hào)屬于單脈沖信號(hào)，依靠介質(zhì)進(jìn)行傳播，難以在真空中存在。在檢測(cè)實(shí)踐中，一般要依托計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用軟件編輯的方式生成信號(hào)更強(qiáng)的超聲波。通常情況下，依據(jù)0.625μS和1MHz的標(biāo)準(zhǔn)分別控制超聲波信號(hào)的寬度與頻率[3]。

3.2 無(wú)損檢測(cè)過(guò)程

第一，構(gòu)建無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)。在應(yīng)用超聲波檢測(cè)方法時(shí)，先要依托計(jì)算機(jī)技術(shù)將石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建起來(lái)，利用GPIB電纜連接信號(hào)發(fā)生器、計(jì)算機(jī)與數(shù)字示波器，分別連接波發(fā)生換能器與功率放大器、波接收換能器與示波器。這樣計(jì)算機(jī)能夠高效接收與分析石油機(jī)械結(jié)構(gòu)所傳出的信號(hào)，對(duì)石油機(jī)械結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行判斷，促使無(wú)損檢驗(yàn)任務(wù)得到順利完成。第二，確定裂紋寬度。如果在石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)有裂紋存在，先要確定裂紋的寬度，判斷其對(duì)機(jī)械設(shè)備性能的實(shí)際影響。在具體實(shí)踐中，一般將A掃描法裂紋檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用過(guò)來(lái)。工作人員不停移動(dòng)檢測(cè)裝置，如果有反射信號(hào)發(fā)射出來(lái)，即表明有裂紋出現(xiàn)于這一位置。如果沒(méi)有反射回信號(hào)，即表明沒(méi)有裂紋存在。結(jié)合這一原理，即可對(duì)裂紋的寬度進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。需注意的是，機(jī)械結(jié)構(gòu)邊緣也會(huì)產(chǎn)生反射波。因此，工作人員要仔細(xì)考慮各種可能性因素，獲得更加準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。第三，確定裂紋位置。為促使裂紋問(wèn)題得到解決，判斷裂紋寬度后，還需要對(duì)其位置進(jìn)行確定。利用換能器可產(chǎn)生能夠在固體中傳播的橫波，其具有較快的傳播速度，適宜在石油機(jī)械結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)中應(yīng)用。工作人員發(fā)射橫波后，如果有裂紋等缺陷存在于機(jī)械結(jié)構(gòu)上，將會(huì)自動(dòng)記錄裂紋及缺陷的相關(guān)數(shù)據(jù)，于計(jì)算機(jī)的顯示屏上顯示出來(lái)。工作人員通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，即可對(duì)裂紋等缺陷的所處位置進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

3.3 配合使用放大器

在石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)中應(yīng)用超聲波信號(hào)時(shí)，受反射吸收的影響，會(huì)有較大雜波干擾存在于超聲信號(hào)中，增大了信號(hào)識(shí)別難度。面對(duì)這種情況，需借助于放大器設(shè)備提前放大處理超聲波信號(hào)，再分析經(jīng)過(guò)放大的超聲波信號(hào)，可促使無(wú)損探測(cè)效果得到顯著改善。信號(hào)放大器具有越強(qiáng)大的功能，接收器將越容易接收識(shí)別超聲波信號(hào)，這樣石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)效率、準(zhǔn)確度等皆可以得到提升。因此，工作人員要充分認(rèn)識(shí)到信號(hào)放大器的應(yīng)用價(jià)值，結(jié)合石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)的目標(biāo)和內(nèi)容，選擇適宜型號(hào)的信號(hào)放大器，且依據(jù)相關(guān)規(guī)范正確操作和使用，以便發(fā)揮信號(hào)放大器的作用，改善超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用成效?，F(xiàn)階段，市場(chǎng)中的放大器類(lèi)型眾多，不同類(lèi)型的放大器具有差異化的原理與功能，過(guò)去放大器件主要采用電子管，目前已發(fā)展為晶體管，如ATA-2000系列高壓放大器等。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)工作的開(kāi)展，能夠?yàn)楹罄m(xù)的管理維護(hù)提供依據(jù)。傳統(tǒng)方法在石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)實(shí)踐中逐漸暴露出諸多的弊端，如殘留實(shí)驗(yàn)物質(zhì)、產(chǎn)生次生影響等，在很大程度上影響到石油機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)。而通過(guò)采用超聲波無(wú)損檢測(cè)方法，則可顯著提升石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)效率和質(zhì)量。因此，相關(guān)人員要結(jié)合超聲波方法的原理，科學(xué)制定檢測(cè)方案與流程，提升石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]石鋒，李英存，韋星，等.石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)中超聲波方法的應(yīng)用分析[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2021（23）：60-61.

[2]劉杰，王剛，張銀洲.用超聲波方法進(jìn)行石油機(jī)械結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)[J].設(shè)備管理與維修， 2021（22）：113-115.

[3]王建斌.基于超聲波檢測(cè)在機(jī)械行業(yè)工程中的應(yīng)用探究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（21）：164-165.