從理論上對超聲波近場區(qū)長度影響管道對接環(huán)焊縫檢測靈敏度和準確性進行了分析，研究了超聲波檢測技術(shù)在實際應(yīng)用中存在的問題，給出了提高超聲波檢測準確性的一般對策。

一、 存在的問題

提高油氣管道對接環(huán)焊縫質(zhì)量是保證其安全運營的首要條件。

目前，管道對接環(huán)焊縫質(zhì)量檢測通常采用超聲波檢測與射線檢測相結(jié)合、互為補充的方法。

射線檢測雖然可以獲得焊接缺陷的直觀圖像， 具有定性準確、直接記錄檢測結(jié)果和可以長期保存的優(yōu)點，但存在成本高、周期長、影響工程進度和射線輻射對檢測人員的身體危害大的缺點。

超聲波檢測利用超聲波橫波對被測管道內(nèi)部缺陷反射回波及其位置進行定性， 在實際應(yīng)用中會受到其自身固有的特性和局限性影響，并存在以下問題。

（1）除高壓管道或超高壓管道的壁厚大于10mm外，長輸管道壁厚多小于10mm。由于在近場區(qū)內(nèi)受超聲波的干涉，部分區(qū)域聲壓會達到極大值,如果缺陷尺寸很小， 則會形成較大回波聲壓而誤判返修缺陷， 也可能造成部分區(qū)域聲壓達到極小值； 如果缺陷尺寸很大， 則會形成較小回波聲壓而導(dǎo)致漏檢〔1〕。

（2）管道的檢測面均為曲面， 由于超聲波斜探頭與管道檢測面的接觸均為線接觸, 超聲波散射嚴重,檢測靈敏度降低。
（3）管道環(huán)焊縫采用纖維素型焊條下向焊單面焊雙面成型工藝，封底焊接和背面清理無法進行，根部缺陷較為嚴重，例如裂紋、未焊透、錯口、咬邊和焊瘤等，這些缺陷會導(dǎo)致誤判。

二、 技術(shù)改進措施

(1)合理選擇斜探頭的各種參數(shù), 包括探頭晶片尺寸、頻率、K 值(我國橫波探頭常用 K 值表示) 和前沿距離等，以保證避開近場區(qū)進行檢測。

近場區(qū)長度一般按式（a）計算〔2〕：

                                      式(a)

超聲波橫波聲速按式(b) 計算：

                          式(b)

將式(b) 代入式(a)， 得到：

                                                    式(c)

去除在探頭中的近場區(qū)長度后，在鋼中的近場區(qū)長度(NG) 可按式(d) 計算：

由式(a)~式(d) 可以看出，檢測低碳鋼和低合金鋼管道對接環(huán)焊縫時，超聲波橫波聲速是固定的，但隨著斜探頭晶片尺寸、頻率、近場區(qū)長度同時增大或同時降低，均會使檢測靈敏度下降。

例如：K值較大時，表面波多， 衰減增大，增大了超聲波檢測誤差。

因此，在選擇斜探頭的各種參數(shù)，必須與被檢管道的壁厚相適應(yīng), 具體選用的推薦參數(shù)值見表1。

                                     表1

（2）超聲波檢測低碳鋼或低合金鋼管道對接環(huán)焊縫時，頻率為2.5MHz 就可滿足檢測靈敏度，而且近場區(qū)長度也較小。

（3）對于管徑偏小且管壁較簿的管道，超聲波檢測時宜選用小尺寸斜探頭，盡量使前沿距離小于6mm，甚至更小。

( 4) 評判檢測結(jié)果必須綜合考慮單面雙側(cè)的檢測結(jié)果，必要時還要用射線檢測進行復(fù)驗〔3〕。

此外， 隨著相控陣檢測技術(shù)的發(fā)展，普及相控陣檢測技術(shù)在長輸管道對接環(huán)焊縫檢測中的應(yīng)用將會大大提高超聲波檢測的可靠性。

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