最常见的UT检测技术涉及使用体波,其中结构的边界只是反射器,不会从根本上改变传播的模式。体积波只有两种模式;纵向和剪切,通常用于检测换能器附近的区域。
另一方面,导波(GW)测试是一种技术,其中超声波通过结构的边界传播,而这些边界会主动影响传播的模式。与体波不同,在一个给定的结构上可能有数百个具有不同速度和频率的导波模式。模式的数量成倍地增加了分析的复杂性,但也为UT的无数新应用打开了大门。
由于结构的边界允许超声波长距离传播而能量损失不大,导波最常见的应用之一是从一个检测点覆盖长距离的材料。这些应用通常被称为长程超声(LRUT)和中程超声(MRUT),取决于覆盖的距离。在这种分类下,短距离UT专门用于散装波技术(正常波束、斜向波束),因为它们通常用于检查紧靠传感器下方或接近传感器的区域。
长距离UT(LRUT)是指使用导波对空心圆柱形结构进行检测,如管道和管子,使用一圈传感器放置在结构周围。来自管内不同换能器的所有光束相互作用,形成一个统一的波前,填满管子的几何形状,允许长距离行驶。根据管子材料和界面边界条件(如管子涂层、周围的土壤/水泥、管子内的液体或固体),LRUT环可用于检测环的前后约300英尺(100米)。
两种可用的商用LRUT环是压电式和磁致伸缩式EMAT。在压电系统中,传感器被压力耦合或粘在管道上。在磁致伸缩EMAT系统中,一个由铁钴或类似材料制成的高磁致伸缩薄板也被压力耦合或用胶带/胶水粘在管子上,一个EMAT线圈被放置在上面,在薄板上产生超声波,随后被耦合到组件上。
中程超声(MRUT)是在过去十年中引入的一个术语,用于区分体波(短程)超声技术和LRUT。MRUT使用兰姆或剪切水平模式,可用于检测管子和管道,以及板/罐和其他非圆形结构。虽然LRUT需要对多模态的管子模式(弯曲、纵向和扭转)进行复杂的分析,但MRUT使用单传感器导波公式,更容易计算和解释。MRUT覆盖的距离随传感器孔径和管子直径而变化,但由于波束扩散,最大覆盖范围在管子中约为9英尺(2.7米),在板和罐中为16英尺(5米)。除了更容易解释之外,MRUT比LRUT的主要优点是死区更小(通常小于50毫米,LRUT为1到2米),以及更高的分辨率和缺陷检测能力,可以比LRUT高出一个数量级。
在用导波检查的最大厚度方面,没有一个理论上的限制,但在实际应用中,这个限制通常被设定在1英寸(25毫米)左右。厚度达到1.5英寸(37毫米)也是可能的,但多种模式的存在会使解释变得困难。
EMAT导波中的超声波可以用两种方法产生。
正如在EMAT技术部分所解释的,对于具有洛伦兹力的导波,超声波被诱导到测试对象中,在EMAT传感器内有两个相互作用的磁场。由电线圈产生的相对高频(RF)场与由磁铁产生的低频或静态场相互作用,以类似于电动马达的方式产生洛伦兹力。
这种干扰传递到材料的晶格上,产生弹性波。在一个往复过程中,弹性波在磁场中的相互作用在接收EMAT线圈电路中引起电流。
使用洛伦兹力的技术(如MRUT-Lamb技术)要求传感器靠近零件,但可以处理一些由涂层或污染引起的升空。虽然它随频率而变化,但MRUT-Lamb技术通常可以处理高达3毫米的脱落。
Innerspec公司的专利导波法使用磁致伸缩法产生超声波,需要在被检部件上粘附一个磁致伸缩条(由FeCo制成)。这条带子可以是压力耦合的,也可以是用胶带/胶水粘在被检查的部件上。
使用磁致伸缩传感器时,检查员将用一块永久磁铁(在传感器的检查方向上)轻扫磁致伸缩条。这个动作会在带材上产生一个偏向磁场。偏向磁场与传感器线圈内的切向电流所引起的动态场之间的相互作用在带材上产生了磁致伸缩应变。反过来,这种应变在磁致伸缩带中诱发超声波,然后被转移到被检测材料的晶格中。
磁致伸缩技术(如带有剪切水平波模式的MRUT技术)要求将带材应用于基础材料。该材料可以有油漆或环氧树脂,只要它是坚硬的并能牢固地粘附在零件上。一旦带材被正确地涂在管道上,涂层的厚度就不重要了。
MRUT-Lamb技术是一种利用Lamb波产生超声波扫描的导波技术。羔羊波是在EMAT洛伦兹力的作用下产生的。MRUT-Lamb技术可用于两种不同的配置。
MRUT-Lamb技术的特点:
- 范围:在传感器的每一侧可达约5英尺。
- 扫描速度:每秒可达1英寸。
- 涂层:检测涂层可达0.125英寸(3.0毫米)。
MRUT-SH技术是利用剪切水平波(SH)产生超声波扫描的导波技术。SH波是利用磁致伸缩力,通过应用磁致伸缩带(MS Strip)产生的。由于发射器和接收器都使用一个传感器(即脉冲-回波模式),传感器将检测沿材料的缺陷反射。
与MRUT-Lamb技术相比,MRUT-SH技术的振幅增加了30~40dBs。
MRUT-SH技术的特点:
- 范围:传感器每侧最远可达约3米(约10英尺)。
- 扫描速度:每秒可达1英寸。
- 涂层:检测涂层最大可达0.030英寸(0.75毫米)。
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Innerspec的长距离UT(LRUT)选项包括一个简化的版本,只有一个圆周带,用于轴对称的传输和接收,以及一个更复杂的版本,提供合成聚焦使用扫描仪进行接收。这些波模式是为长距离管道检测而优化的。
与传统的圆环不同,Innerspec的LRUT工具在传输过程中不会产生弯曲模式,因为Ribbon产生的圆周上的均匀负载。
另一方面,在接收过程中,由于缺陷不是均匀地分布在圆周上,所以自然会产生挠性模式。Innerspec的LRUT扫描器能够根据管道的几何形状和频率可能存在的最大数量的扭转弯曲模式进行离散的停止。来自 "n "站的完整数据被用来解决最大可能的挠性模式,提供更好的聚焦和分辨率。
举例来说,一个具有16个通道的高密度传统环将能够提供22.5º的最大分辨率(传统的8通道环为45º),而在一个8英寸的管道上,Innerspec的LRUT扫描仪将进行40次停顿,相当于9º的周向分辨率。除了更好的聚焦,轴对称波模式也将提供更小的死区和更大的穿透力。在实验中,在理想条件下可以检测到1.5%CSA和更小的典型缺陷。
MRUT。
LRUT。
是的,波可以传播到肘部以外。然而,准确性、分辨率和灵敏度会受到影响,这取决于技术。
是的,VOLTA最重要的特点之一是可以结合技术。
通过在两个线圈的脉冲之间依次施加一个延迟。
MRUT-SH技术需要应用磁致伸缩带(MS Strip),以产生所需的磁致伸缩力。MS条可以通过以下方法粘附。
MS带的粘性选项
双面胶带 - 标准 (P/N 027V0086)
双面胶带-粗糙材料 (P/N 027V0083)
环氧树脂 (P/N 116V0052)