导波测试

导波测试(GWT)是一种无损评估方法。该方法采用沿细长结构传播同时受其边界引导的声波。这允许波传播很长的距离而几乎没有能量损失。如今，导波测试被广泛用于检查和筛选许多工程结构，特别是世界各地的金属管道检查。在某些情况下，可以从一个位置检查数百米。也有一些用于检查铁轨、杆和金属板结构的应用。

虽然导波检测通常也被称为导波超声检测（GWUT）或超声导波（UGWs）或远程超声检测（LRUT），但它与传统的超声检测有着根本的区别。检查中使用的频率取决于结构的厚度，但导波测试通常使用10kHz到几MHz范围内的超声波频率。在某些情况下可以使用更高的频率，但检测范围会显着降低。此外，导波的基础物理学比体波更复杂。许多理论背景已在另一篇文章中讨论过。

对在结构中传播的导波的研究最早可以追溯到1920年代，主要受到地震学领域的启发。从那时起，对圆柱结构中导波传播的分析研究有了更多的努力。直到1990年代初，导波测试才被认为是工程结构无损检测的实用方法。今天，GWT被用作石油、天然气和化工行业的综合健康监测程序。

技术人员（右）执行导波测试。使用导波测试(GWT)进行管道检查的示例。机械应力波是通过安装在管道表面周围的换能器阵列产生的。电信号由便携式电子单元驱动。采集完成后，将结果显示在计算机上以供进一步分析。导波测试数据的典型示例同时显示A扫描类型（底部）和C扫描类型（顶部）结果。绿色带表示换能器阵列的位置。

与传统的超声波不同，管道几何结构存在无数种导波模式，它们通常可以分为三类，即扭转模式、纵向模式和弯曲模式。这些波模式的声学特性是管道几何形状、材料和频率的函数。预测波模式的这些特性通常依赖于大量的数学建模，通常以称为色散曲线的图形表示。

在管道的导波测试中，低频换能器阵列连接在管道的圆周上，以产生轴向对称的波，该波沿管道在换能器阵列的前向和后向传播。扭波模式是最常用的，尽管纵向模式的使用有限。该设备以脉冲回波配置运行，其中换能器阵列用于信号的激励和检测。

在管道横截面发生变化或局部刚度发生变化的位置，会产生回声。根据回波的到达时间和特定频率下波模式的预测速度，可以准确计算出特征相对于换能器阵列位置的距离。导波测试使用距离幅度曲线(DAC)系统在估计特定距离处反射的横截面变化(CSC)时校正衰减和幅度下降。DAC通常针对一系列具有已知信号幅度的回波（例如焊接回波）进行校准。

一旦设置了DAC电平，信号幅度就会与缺陷的CSC很好地相关。GWT不直接测量剩余壁厚，但可以将缺陷严重程度分为几个类别。这样做的一种方法是利用激励信号的模式转换现象，其中轴对称波模式的一些能量在管道特征处转换为弯曲模式。模式转换的数量提供了对缺陷圆周范围的准确估计，并且与CSC一起，操作员可以建立严重程度类别。

GWT的典型结果以A扫描样式显示，其反射幅度与与换能器阵列位置的距离有关。在过去几年中，一些先进的系统已经开始提供C扫描类型的结果，其中每个特征的方向都可以很容易地解释。这在检查大型管道时非常有用。

1. 快速筛选服务中的退化（远程检查）——有可能实现数百米的检查范围。
2. 检测内部或外部金属损失
3. 降低进入成本-绝缘线的绝缘层去除最少，支架下的腐蚀无需提升，在高架位置检查，最少需要脚手架，以及检查道路交叉口和埋地管道。
4. 数据被完整记录。
5. 全自动数据收集协议。

1. 数据的解释高度依赖于操作员。
2. 难以发现小的点蚀缺陷。
3. 在检查靠近附件的区域时不是很有效。
4. 找不到渐进的墙体损失。
5. 需要良好的程序

英国标准(BSI)

• BS9690-1:2011，无损检测。导波测试。一般指导和原则
• BS9690-2:2011，无损检测。导波测试。管道、管道和结构管导波测试的基本要求

ASTM国际(ASTM)

• E2775–16，使用压电效应换能对地上钢管道进行导波测试的标准做法
• E2929–13，具有磁致伸缩换能的地上钢管导波测试的标准做法