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

王勁松

摘? 要：石油機(jī)械結(jié)構(gòu)對無損探傷、無損檢測具有較高的要求，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。而超聲波無損檢測方法能夠充分滿足石油機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測要求，具備方便易行等優(yōu)勢，可以獲得可靠準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)，目前在石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測領(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)范開展無損檢測工作。

關(guān)鍵詞：石油機(jī)械;無損檢測;超聲波方法

石油機(jī)械設(shè)備在石油開采中發(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，在檢測過程中需采用無損檢測方法。和常規(guī)檢測技術(shù)相比，超聲波無損檢測方法具有較大的優(yōu)勢，如操作難度較小、結(jié)果可靠性較高等。為充分發(fā)揮超聲波無損檢測的優(yōu)勢，保證石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測效果，相關(guān)人員要不斷提升自身的檢測水平，規(guī)范開展檢測工作。

1 超聲波檢測方法概述

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，人耳只能夠聽到16-20000Hz以內(nèi)的聲音，難以聽到超聲波。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，如測量距離、計(jì)算速度等，應(yīng)用價值和發(fā)展?jié)摿^大。

1.2 超聲波檢測原理

超聲波的頻率超強(qiáng)，波長較短，一般在2cm以下，穩(wěn)定性與方向性優(yōu)良。結(jié)合超聲波的這些特性，可于機(jī)械設(shè)備內(nèi)部探測中廣泛應(yīng)用，通過以波動形式在設(shè)備介質(zhì)中傳播振動超聲波，可促使設(shè)備探傷、測距、測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，這樣將會有超聲波反射、吸收等現(xiàn)象發(fā)生。工作人員通過捕捉、分析反饋的超聲波信號，依據(jù)數(shù)字建模技術(shù)構(gòu)建相應(yīng)的畫面模型，能夠?qū)⒃O(shè)備內(nèi)部情況直觀、鮮明地展現(xiàn)出來[1]。特別是在石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測中，利用超聲波檢測技術(shù)不會影響到設(shè)備結(jié)構(gòu)，不會有任何形式的殘留物質(zhì)生成，能夠獲得客觀準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。同時，通過增大超聲波的頻率，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)備檢測中皆可應(yīng)用超聲波檢測方法。

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

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，要定期開展維護(hù)管理工作，而檢測結(jié)果是維護(hù)管理的主要依據(jù)。

2.1 避免次生影響

過去一些人員主要利用實(shí)驗(yàn)介質(zhì)開展石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測工作，這樣雖然能夠完成檢測任務(wù)，但會有部分實(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。而通過采用超聲波檢測方法，則可有效規(guī)避這一問題，不會有任何形式的殘留物質(zhì)產(chǎn)生，這樣檢測工作對設(shè)備運(yùn)行的次生影響能夠得到良好避免，且測試結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性能夠得到保證。

2.2 準(zhǔn)確探測設(shè)備狀況

相較于其他檢測技術(shù)，超聲波檢測具有較高的靈敏度與較強(qiáng)的穿透性，能夠深度探測設(shè)備內(nèi)部。由于超聲波的靈敏度及頻率較高，工作人員可以對探測方向進(jìn)行良好控制，且探測級別可以達(dá)到微米級，能夠準(zhǔn)確探測設(shè)備內(nèi)部各個方位及各部件的大小與形狀。在超聲波探測過程中，基于警示系統(tǒng)的支持，可以實(shí)時示警設(shè)備缺陷區(qū)域，這樣石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測的實(shí)際需求能夠得到充分滿足[2]。近些年來，超聲波檢測技術(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)檢測中的具體應(yīng)用

3.1 超聲波信號

超聲波信號是石油機(jī)械結(jié)構(gòu)無損檢測的重要依據(jù)，通過分析超聲波信號，即可判斷機(jī)械結(jié)構(gòu)的當(dāng)前狀態(tài)。從本質(zhì)上來講，超聲波信號屬于單脈沖信號，依靠介質(zhì)進(jìn)行傳播，難以在真空中存在。在檢測實(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的寬度與頻率[3]。

3.2 無損檢測過程

第一，構(gòu)建無損檢測系統(tǒng)。在應(yīng)用超聲波檢測方法時，先要依托計(jì)算機(jī)技術(shù)將石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測系統(tǒng)構(gòu)建起來，利用GPIB電纜連接信號發(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，對石油機(jī)械結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行判斷，促使無損檢驗(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)檢測中發(fā)現(xiàn)有裂紋存在，先要確定裂紋的寬度，判斷其對機(jī)械設(shè)備性能的實(shí)際影響。在具體實(shí)踐中，一般將A掃描法裂紋檢測技術(shù)運(yùn)用過來。工作人員不停移動檢測裝置，如果有反射信號發(fā)射出來，即表明有裂紋出現(xiàn)于這一位置。如果沒有反射回信號，即表明沒有裂紋存在。結(jié)合這一原理，即可對裂紋的寬度進(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)確的檢測結(jié)果。第三，確定裂紋位置。為促使裂紋問題得到解決，判斷裂紋寬度后，還需要對其位置進(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)無損檢測中應(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，將會自動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。工作人員通過對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，即可對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)檢測中應(yīng)用超聲波信號時，受反射吸收的影響，會有較大雜波干擾存在于超聲信號中，增大了信號識別難度。面對這種情況，需借助于放大器設(shè)備提前放大處理超聲波信號，再分析經(jīng)過放大的超聲波信號，可促使無損探測效果得到顯著改善。信號放大器具有越強(qiáng)大的功能，接收器將越容易接收識別超聲波信號，這樣石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測效率、準(zhǔn)確度等皆可以得到提升。因此，工作人員要充分認(rèn)識到信號放大器的應(yīng)用價值，結(jié)合石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測的目標(biāo)和內(nèi)容，選擇適宜型號的信號放大器，且依據(jù)相關(guān)規(guī)范正確操作和使用，以便發(fā)揮信號放大器的作用，改善超聲波檢測技術(shù)的應(yīng)用成效。現(xiàn)階段，市場中的放大器類型眾多，不同類型的放大器具有差異化的原理與功能，過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

綜上所述，石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測工作的開展，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)。而通過采用超聲波無損檢測方法，則可顯著提升石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測效率和質(zhì)量。因此，相關(guān)人員要結(jié)合超聲波方法的原理，科學(xué)制定檢測方案與流程，提升石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]石鋒，李英存，韋星，等.石油機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測中超聲波方法的應(yīng)用分析[J].中國石油和化工標(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)的無損檢測[J].設(shè)備管理與維修， 2021（22）：113-115.

[3]王建斌.基于超聲波檢測在機(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.