Page 114 - 无损检测2024年第十期

试验研究
试验研究

DOI：10.11973/wsjc230591

管道环焊缝 AUT 检测的声速测定及校准

赵丹丹，高 静，郭瑞杰，武 晶，王 雪，房金库，吕新昱
（中国石油天然气管道科学研究院有限公司，廊坊 065000）

摘 要：声速测定及校准是开展管道环焊缝超声无损检测工作的第一步。不同材料、壁厚、测定
方向及波型对钢中的声速均有影响。依据标准GB/T 50818—2013《石油天然气管道工程全自动超声
波检测技术规范》讨论了全自动超声检测技术声速测定的设备、试样制备和测定程序；基于脉冲反射法
和斯涅尔定律，使用CPP-PRI-AUT设备、横波探头、CPP-PRI型上位机程序搭建了声速测定系统，进行
了试样0°，70°，90°三个方向上水平剪切横波快波和慢波的测定，计算了相应的传播声速，进行了AUT系
统的声速校准。最后在保证缺陷超声波束聚焦效果的基础上，分析了管线钢中声速的允许误差。
关键词：钢中声速测定；斯涅尔定律；管道环焊缝；AUT检测

中图分类号：TG115.28 文献标志码：A 文章编号：1000-6656(2024)10-0076-05

Measurement and calibration of sound velocity for AUT in girth welds of pipelines

ZHAO Dandan, GAO Jing, GUO Ruijie, WU Jing, WANG Xue, FANG Jinku, LV Xinyu
（China Petroleum Pipeline Research Institute Co., Ltd., Langfang 065000, China）
Abstract: The measurement and calibration of sound velocity are the first step in conducting ultrasonic
non-destructive testing for pipeline girth welds. Different materials, wall thickness, measurement direction,
and waveform all have an impact on the sound velocity in steel. This paper discussed the equipment, sample
preparation, and measurement procedures for automatic ultrasonic testing technology of sound velocity
measurement based on GB/T 50818—2013 “Mechanized ultrasonic testing technology specification for oil &
gas construction pipeline project”. According to the pulse reflection method and Snell′s law, a sound velocity
measurement system was built by CPP-PRI-AUT system, shear wave probe and CPP-PRI upper computer
program. The fast and slow shear horizontal waves of the sample in three directions of 0°, 70° and 90° were
measured. The corresponding propagation velocity was calculated and the sound velocity calibration of the AUT
system was carried out. Finally, on the basis of ensuring the focusing effect of the defect ultrasonic beam, the
allowable error of pipeline steel sound velocity was analyzed.
Key words: measurement of sound velocity in steel; Snell′s Law; girth weld of pipeline; AUT testing

管道环焊缝的超声无损检测原理为：超声波在 陷的位置、类型、深度和高度 [1-4] 。故，准确的超声波
两种不同声阻抗的介质交界面上会发生折射，其能 束聚焦与缺陷回波的时间计算是保证环焊缝缺陷检
量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面 出的基本前提 [1，5-9] 。
的取向、大小有关；检测后通过分析缺陷回波的位 理想状态下各向同性的管线钢中超声波横波声
置、传播时间、幅度和能量衰减能判定出环焊缝中缺 速为3 230 m · s ，纵波声速为5 900 m · s 。由于
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厂商、材料、壁厚、制造工艺和轧制方向的不同，管
收稿日期：2023-12-31 线钢具有晶体结构的各向异性，不同钢材中声速存
基金项目：中石油集团公司重点研发计划（2021ZG01）
在一定差异 [5-6] 。在全自动超声检测技术（AUT）中，
作者简介：赵丹丹（1986—），女，高级工程师，主要从事管道环焊缝
相控阵超声检测技术及设备的研发工作 为了保证超声波束聚焦效果与缺陷回波时间的计
通信作者：赵丹丹，zhaodandan5061@163.com 算，需对管材的超声波声速进行测定并校准 [10] 。

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2024 年 第 46 卷 第 10 期
无损检测