本文从超声波的基本原理入手，以导波传播的形式进行分类，介绍超声导波在输油管道投运前对304不锈钢小管无损害检测的应用。

输油过程中，安全问题不容忽视，而输油管道作为其中的必要硬件设施，其质量自然关乎运输的安全性。为了避免质量问题带来的泄漏问题引起爆炸等火灾事故，需要在运输管道投运前对其进行检测。确保输油管焊接是否合格，以达到输油标准。

传统对304不锈钢管的检测有涡流检测或者超声横波斜探头检测等方法，而其效率低而且在304不锈钢管加工、装配之后就不能进行准确检测，不能达到日常对输油管道的常规检测。为此，引进超声导波检测技术显得十分必要。相对于其他技术而言，超声导波检测技术在304不锈钢小管的轴向检测具有更高的灵敏度，特别是周向导波模式下可以更快地获得纵向具有的缺陷信号，使得检测效率大大提高。

1超声导波基本原理与特性

1.1超声导波的产生及其基本原理

一般的，超声检测中都把被测物体看成理想化模型，即把其看作均匀的无限介质，因此可以把体波分为等容体波和膨胀液两种形式，它们是在没有波形变化情况下进行传播的。在被测物体理想化前提下，超声导波将与介质的性质不连续面发生一系列相互作用产生不同反应，其中包括弥散特性。超声导波检测就是利用传播介质某些尺寸差异引起的几何弥散效应进行检测。

在界面尺寸影响下超声导波传播速度将依赖其频率，相互作用下就产生了几何弥散。由于管道中存在不连续界面，引起多次反射产生干涉，所以接收到的信号较难识别，因此，不同的超声导波技术运用有特定的范围，本文介绍的超声导波检测技术适用于输油管道的投运前对304不锈钢小管的无损检测工作。

检测中，当超声导波入射到理想化的管道上，与一般超声波一样，当其碰到不连续的异质界面将会反射一部分能量，这样就可以通过反射的信号进行分析，对304不锈钢小管进行无损检测。

1.2超声导波的特性

304不锈钢小管检测中，利用的超声导波主要有两种，即沿管轴的纵向导波和环向沿管的周向导波。主要是因为振动方向差异，纵波沿管轴的特性决定其较易受影响，反射信号较周向导波差。所以检测中较多采用得到反射信号较清晰、检测距离长的周向导波，提高对管道缺陷无损害的灵敏度。

超声导波的脉冲有多种谐波成分，其频率各不相同，相速度也自然不同，各组分在各自波作用振动下合成，可看成质点都在最大振幅处以平均的群速度向前传播，伴随着能量也以群速度向前传播，频率改变，相速度也发生变化，就产生了所谓的频散现象。根据理想情况下的运动方程，结合304不锈钢管壁宽的条件，推导超声导波的频散方程的一般方程。

假设304不锈钢管内径为a，外径为b，对在304不锈钢管状圆柱体空心模型进行超声导波的周向导波推导，我们设其三维位移分别为（）（）,,,,0 f f z u u r u u r u q q q q===，利用弹性力学理论进行分析，可得到超声导波的频散一般方程（）|,|0,nm D k w=（n、m=1，……，4；n、m可以相等）（1）

式中，D为4阶矩阵，是频率w，波数k的函数，代入求解（1）式，可求得超声周向导波的频散数据，描出曲线。

其中，超声导波的相速度不仅与探头的频率有关，而且还与304不锈钢管的材质特性有着密切关系，就算同一类型的304不锈钢管，如果假设中的a和b不同，描绘出的曲线也不尽相同。这就是超声导波检测技术中一个重要的问题，不过实验中可以对探头频率进行合理调试，优化其结构，就可能改变其特性，在科学选择导波的形式下，可以通过先进的信号处理识别工具解决实际检测过程中探伤的问题。

2输油管检测过程

2.1前期准备

检测主要保证输油管在焊接时是否保证无缝，而这类缺陷检测类型需要设计类型试块模拟304不锈钢管缺陷，这种人工反射体得到的缺陷评价拿来作为实际丈量大小依据，划分等级，便于调节探伤灵敏度。

2.2检测

在进行超声导波检测前，需要先除去管道外放置的探头表面的氧化层，使管道与探头圆弧俩表面更好地接触及耦合，常用的耦合剂是具有较大黏度的机油。

对于小口径管，超声波导检测避免了超声水浸聚集方法不适合原位探伤的缺点导波在小径管内外壁的位移形态十分相似，对管上同等缺陷有着精确的检测能力。输油管在制作焊接过程中出现的裂缝、重皮等缺陷，在缺陷产生处都处于内外表面，在超声导波的扫描图上很容易分辨。特别当导波进入裂痕等致命缺陷时，反射回来的信号更加强烈，描绘出的波形尖锐。

2.3检测结果

超声导波扫描图变化十分明显，可以很清楚判断出曲线所在，图1是某304不锈钢管的扫描图，在缺陷处有着较大的波动。图2是对某反射信号明显的输油管金相检测图，发现其内壁存在深度为0.21mm的缺陷。

3结束语

超声波检测方法属于现今较为前沿的管道检测技术，不同波形模式应用于不同的情况。超声导波适用于304不锈钢小管的检测工作，可提高检测效率和检测精度。与此同时，输油安全及其重要，所以输油管道投运之前的无损害检测工作是必要的。这就需要普及超声导波检测技术在304不锈钢小管中的应用，并且不断创新出更加实用的高新方法，让超声导波检测技术发挥应有的作用。