Page 116 - 无损检测2024年第十期

赵丹丹，等：
管道环焊缝 AUT 检测的声速测定及校准

表2 各管线钢样品中不同传播方向不同超声波模式下的声速 m · s −1
样品
传播方向
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
纵波声速
径向 5 802 5 870 5 931 5 929 5 951 5 910 5 899 5 899 5 939 5 938 5 938
轴向 5 945 5 930 5 913 5 910 5 847 5 914 5 885 5 936 5 918 5 901 5 931
周向 5 981 5 845 5 862 5 938 5 850 5 908 5 887 6 019 599 5 983 5 981
45°轴向 6 026 6 073 5 932 5 914 5 903 5 876 5 915 6 074 6 046 6 025 6 060
水平极化剪切慢波（Slow SH）声速
径向 3 191 3 183 3 182 3 176 3 148 3 189 3 170 3 184 3 195 3 210 3 206
轴向 3 169 3 129 3 197 3 164 3 230 3 176 3 170 3 151 3 149 3 221 3 208
周向 3 099 2 977 3 232 3 270 3 205 3 251 3 278 3 145 3 186 3 184 3 176
45°轴向 3 171 3 156 3 240 3 225 3 184 3 235 3 180 3 187 3 189 3 210 3 232
水平极化剪切快波（Fast SH）声速
径向 3 410 3 437 3 291 3 287 3 334 3 305 3 349 3 359 3 366 3 335 3 351
轴向 3 362 3 359 3 258 3 236 3 387 3 236 3 402 3 356 3 353 3 307 3 343
周向 3 143 3 157 3 254 3 284 3 374 3 269 3 406 3 185 3 212 3 225 3 203
45°轴向 3 178 3 165 3 312 3 307 3 315 3 322 3 312 3 187 3 209 3 225 3 232
垂直极化剪切波（SV）声速
径向 3 367 3 385 3 227 3 215 3 289 3 220 3 303 3 325 3 330 3 285 3 293
60°轴向 3 252 3 248 3 177 3 280 3 339 3 303 3 330 3 245 3 245 3 298 3 287

加工的试样应能满足多个方向上声速的测量 3个读数，并取其平均值。
需要。至少应加工两对平行的平面作为测量面，一 连接好脉冲发射/接收仪、横波直探头和示波
对应是径向平面（垂直被检管道的外表面），另外一 器，并用蜂蜜或其他非牛顿黏性耦合剂将探头耦合
对应与外表面的垂直方向成20°角。如需更多的数 到对比试块上。在探头上施加足够的压力得到清晰
的一次底波和二次底波。调节示波器读取并记录两
据点，可加工具有其他角度的更多对平行平面。试
次底波信号中较快信号之间的时间间隔（每个检测
样的最小截取尺寸应为50 mm×50 mm（长×宽），
面最少要获取3个读数）。
声速试样结构如图2所示，图中①为与直径平行的
除应在两对加工的平面上进行测量（轴向声
端面；②为径向槽，长10~30 mm；③为20°角槽，长
速合成一个角度的声速）外，还应从外表面测量得
10~30 mm；④为20°角平面槽，长10~30 mm；⑤为
到第三个读数，并得到径向声速。采用螺旋测微
管壁厚度；⑥为槽，长10~30 mm；⑦为板最小宽度，
器或卡尺在探头与试样表面接触点处测定试样的
取10 mm。 厚度。声速按下式进行计算，即
d
V =2 /t （2）
式中：V为声速； d为试样的厚度（测量所得）； t为时
间间隔（用脉冲回波法测量所得）。

试样厚度测量应精确到 ±0. 1 mm，时间测量
应精确到 25 ns，同时应将声速的数值绘成二维极
图 2 声速试样结构示意 坐标曲线，可用曲线估测直接测定方向以外方向
加工后试样的表面粗糙度应达到 20 μm以上。 的声速。在极端的测试条件下，测量读数时应记

试样的测试面最小宽度应达到20 mm，两个平行平 录环境温度。
面之间的距离不应小于10 mm。
3 基于CPP-PRI-AUT设备的声速测定试验
2.3 声速测定程序
试样上经过加工的平行平面之间的距离应用螺 采用中国石油天然气管道科学研究院生产的
旋测微器或游标卡尺测定。每个检测面最少应获取 CPP-PRI-AUT管道全自动超声检测设备，基于脉冲

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2024 年 第 46 卷 第 10 期
无损检测