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摘要：近年来，我国对石油资源的需求不断增加，石油运输也越来越受到重视。随着石油管道铺设的逐年增加，管道泄漏会严重影响管道的安全性。石油输送管道的主要功能就是进行危险液体以及气体的输送，在石油输送管道服役期间会导致其受到不同程度的腐蚀性问题。超声相控阵检测技术是一种新型的工业无损检测技术手段，利用阵元可以达到激励的目的，进而进行偏转以及聚焦声束，通过对多种方式进行集中处理，联合应用其具有精准高效的特征。基于此，文章主要对超声相控阵检测技术及石油输送管检测应用进行了研究分析。
关键词：超声相控阵检测技术；石油输送管检测；精准
引言
超声相控阵技术是在传统超声检测技术基础上发展而来的，综合了超声波检测及射线检测的优点。同传统的A型扫查的超声波检测技术相比，PAUT技术具有高效率、高精度以及检测结果可记录性等诸多优点。同传统射线检测相比，减少了射线对人体的危害以及废液对环境的污染，可实现绿色、环保、低碳、高效的检测手段。
1超声相控阵技术
超声相控阵换能器是由多个相互独立的压电晶片按照特定的排列方式组成的阵列，每个晶片都是一个独立阵元。检测时以相同频率脉冲激发各个阵元，并对其激发时间进行一定程度延迟，从而使各阵元的发射声波产生相位差，这些声波在空间中相互干涉后发生聚焦和偏转。阵列中各阵元发射的超声波叠加成一个新的波阵面，相当于改变了换能器的空间排列形式。同样，在反射波的接收过程中，按发射波的发射特点和时序控制对信号进行接收并合成信号。采用超声相控阵技术聚焦得到的超声波束比普通探头细得多，使得超声波有足够的能量反射并被换能器接收，保证接收信号有良好的分辨率和信噪比。采用超声相控阵技术，可以通过计算机灵活地控制超声波束的入射角度、焦点及焦距，并且超声波束可在探头内快速平移调整，这也使超声相控阵技术检测接头的适用性大大增强。
2石油输送管检测超声相控阵检测技术的应用
2.1实验室测试试验
分析超声相控阵检测技术最小缺陷检出能力、定位以及精度等性能指标，通过实验室进行测试实验。仿真实验中通过三块FPGA、主控板以及两块功能板进行处理，主控板中FPGA则为主FPGA，在功能板中FPGA简称为从FPGA。背板主要的作用就是连接主控板以及功能板连接，实现信号传输处理。在系统中共含有64路脉冲发射通道，其中32路之回波信号属于接收通道。在第一块功能板中就是接受前16路回波信号。而在第二块功能板中则是接收后16路回波信号。主控板与功能板分离有效降低了系统难度。不同功能板中有着不同的接收信号通道，调试难度较小。通过浮点聚焦算法可以实现自动化的扫查模型构建，利用此模型可以分析缺陷检测试验分析。同时，进行8倍内插CIC滤波器可以仿真算法在实践中进行缺陷回波，可以确定延时精度。
2.2电熔焊接头缺陷表征
与热熔焊接头一样，首先对不含任何缺陷的电熔标准试样做表征分析。试件电阻丝排列规整，没有明显错位现象；电阻丝上方的特征线与电阻丝的间距为3.29mm（不同类别试件的标准熔合区宽度不同，该标准数值仅限此次试验用试件），熔合面没有间隙和空洞，管材内壁信号连续、清晰。其表征结果显示该试件不含任何缺陷。
2.3超声相控阵成像
在进行石油输送管道检测中最为常见的扫描方式有A、B、C以及扇形扫查几种方式。第一，A型扫查。这是一种基础性的扫描方式，通过相控阵探头分析试块，通过分析起始波、缺陷波以及低波的幅值变化确定缺陷位置以及具体参数。
在检测中对重点区域进行管道分区扫查，在扫查中在要在每个分区中分别设置高1~3mm的区域，通过对应的晶片构成阵列进行发射波束达到扫查的目的。这种基于区域划分的方式称之为A扫查，其主要就是利用聚焦声束的方式进行处理，在扫查的带状图上显示结果。第二，B型扫查。B型扫查主要就是随着x轴的正方向进行移动，通过分析不同位置的A扫信号合成处理。因为在B型扫查中要进行手动移动，会增加人为误差，降低检测效率。通过电子扫查则可以解决此种问题，利用相控阵元分析不同位置的激励时间则可以在不进行探头移动状况之下进行B型扫查。第三，C型扫查。C型扫查就是一种表示在一个固定深度状态之下横断面的方式进行扫查。通过在x、y轴方向同时移动探头获得图像，但是其获得的图像无法显示缺陷深度参数。第四，扇形扫查。可以显示管道缺陷的具体形状、深度等参数，利用对声束偏转角度调整的方式可以对缺陷位置执行多次的A型扫查，通过不同偏转角度下的数据，基于坐标关系变换则可以获得扇扫图像信息。
2.4采用超声相控阵技术
对包含各类缺陷的聚乙烯热熔接头和聚乙烯电熔接头进行了表征分析。表征结果显示超声相控阵技术是一种有效的聚乙烯焊接接头缺陷表征手段，可有效实现对热熔夹杂、热熔孔洞、热熔未熔合、电熔夹杂、电熔孔洞、电熔冷焊、电熔过焊、电熔承插不到位等缺陷的识别。目前工程上超声相控阵技术在聚乙烯管道焊接接头缺陷检测方面尚未推广应用，其原因主要包括以下两点：①超声相共振技术的检测成本相对较高；②超声相控阵技术对操作人员的技术水平要求较高。
2.5系统设置
做好分区检测之后要加强对重点位置的特别检测。通过相控阵的方式进行检测，利用少量的探头则可以扫描，节省了大量的费用。通过计算机软件实现自动检测，操作简单便捷。在相控阵超声波检测中要分析各个内容不同区域中的带状图，显示其体积、耦合、TOFD等相关通道。带状图的主要功能就是显示其获得的波幅以及信号信息，通过分析各项信息则可以精准的判断反应反射体位置以及其大小信息。通过提及通道可以实现对管道中缺陷位置的检测。为通过TOFD则可以确定信号真伪，精准定位缺陷信息。
2.6采用超声相控阵技术
对包含各类缺陷的聚乙烯热熔接头和聚乙烯电熔接头进行了表征分析。表征结果显示超声相控阵技术是一种有效的聚乙烯焊接接头缺陷表征手段，可有效实现对热熔夹杂、热熔孔洞、热熔未熔合、电熔夹杂、电熔孔洞、电熔冷焊、电熔过焊、电熔承插不到位等缺陷的识别。但目前工程上超声相控阵技术在聚乙烯管道焊接接头缺陷检测方面尚未推广应用，其原因主要包括以下两点：①超声相共振技术的检测成本相对较高；②超声相控阵技术对操作人员的技术水平要求较高。
结语
综上所述，超声相控阵检测技术是一种精细化的监测技术手段，在管道检测中应用此种技术手段，可以实现对管道以及压力容器的系统化检测，分析管道的腐蚀程度、强度以及剩余寿命预测分析。合理应用超声相控阵检测技术可以实现智能化的检测处理，进而达到提升石油输送管检测效果，降低不良缺陷的问题。也为环境保护，提升石油企业经济效益等工作的开展提供了技术指导。
参考文献
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