一文了解內(nèi)置旋轉(zhuǎn)超聲（IRIS）檢測(cè)技術(shù)

管式換熱器由于管子成管束狀與管板固定，因此很難直接通過(guò)目視來(lái)檢測(cè)管子的內(nèi)外表面，在役檢測(cè)中一般只能通過(guò)內(nèi)窺鏡和渦流測(cè)厚技術(shù)來(lái)檢測(cè)，但內(nèi)窺鏡一般只能觀察到管子內(nèi)表面狀況，會(huì)受到管子內(nèi)表面潔凈程度的影響，管子外壁或內(nèi)部缺陷無(wú)法檢測(cè)；渦流檢測(cè)技術(shù)結(jié)果受管子材質(zhì)差異、缺陷形狀等因素影響較大；對(duì)于常見(jiàn)的造成換熱器管失效的腐蝕缺陷，IRIS的圖像顯示和基于超聲測(cè)厚技術(shù)的絕對(duì)精度都大大優(yōu)于渦流檢測(cè)。

反射鏡連接著水渦輪，水泵產(chǎn)生的高壓力水使水渦輪360°持續(xù)旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)一周就可以檢測(cè)一圈管子壁厚，探頭持續(xù)拉出，超聲波以螺旋形式掃描管壁每一點(diǎn)的壁厚，就可以了解整根管子的情況。

IRIS檢測(cè)可以認(rèn)為是水浸超聲的一種。IRIS可以檢測(cè)鐵磁性、非鐵磁性、非金屬材料，不受材料電導(dǎo)率或磁導(dǎo)率的影響，能精確測(cè)量管子的內(nèi)徑及壁厚，能提供管子腐蝕減薄的準(zhǔn)確位置，能實(shí)時(shí)顯示管子橫截面圖(B掃描)、管壁展開(kāi)圖(C掃描)，以及管子縱向截面圖(D掃描)。前言

目前的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中，一直都沒(méi)有一種很好的方法來(lái)檢測(cè)換熱管，我們一直以來(lái)使用的方法基本都是渦流等，而渦流也有很大的局限性，比如無(wú)法精確測(cè)量，對(duì)鐵磁性材料的檢測(cè)效果不佳等。而近一年來(lái)有一種新技術(shù)被運(yùn)用到管子檢測(cè)中，它就是管子內(nèi)旋轉(zhuǎn)超聲檢測(cè)（InternalRotaryInspectionSystem，以下簡(jiǎn)稱IRIS）。在檢測(cè)中IRIS和渦流配合使用，能夠很好的對(duì)管子做出比較準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。介紹IRIS是基于脈沖回波檢測(cè)方法，類似于水浸超聲探傷原理，聚焦探頭激發(fā)一個(gè)高頻脈沖在水中產(chǎn)生超聲波，波沿著管束中心方向傳播，打在一個(gè)角度為45度的反射鏡上面，超聲波被反射成沿管子內(nèi)徑徑向垂直入射的波束，在管子內(nèi)外表面都會(huì)反射回來(lái)一個(gè)波，內(nèi)表面回波與外表面回波的時(shí)間和波幅經(jīng)系統(tǒng)數(shù)字化處理后，通過(guò)計(jì)算就可以得到管子內(nèi)徑、外徑和壁厚等數(shù)值。圖1為IRIS檢測(cè)示意圖。以高壓水流為動(dòng)力推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，也就是推動(dòng)反射鏡旋轉(zhuǎn)（聚焦探頭不旋轉(zhuǎn)）。使反射鏡以管中心為軸做快速的周向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)到每秒40~60圈。一般情況下，儀器設(shè)定在管子周向上每隔2~3度采集一個(gè)數(shù)據(jù)，根據(jù)計(jì)算我們可以計(jì)算出掃查裝置的移動(dòng)距離。設(shè)內(nèi)徑d，周長(zhǎng)為πd，假設(shè)兩度采集一個(gè)數(shù)據(jù)，一周共采集180個(gè)數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)走過(guò)的距離為πd/180，假設(shè)每次采集的數(shù)據(jù)區(qū)域?yàn)檎叫?，為了保證管子每個(gè)點(diǎn)都能采集到，則探頭每旋轉(zhuǎn)一周，掃查裝置移動(dòng)的距離就是πd/180，根據(jù)轉(zhuǎn)速我們可以得出每秒鐘掃查裝置的移動(dòng)距離公式為：S=v×(πd/180)S為每秒移動(dòng)距離；v為轉(zhuǎn)速；d為內(nèi)徑。以一個(gè)內(nèi)徑為21的管子計(jì)算，每?jī)啥炔杉粋€(gè)數(shù)據(jù)覆蓋的范圍為0.37mm，假設(shè)每秒旋轉(zhuǎn)40圈，裝置的移動(dòng)速度為15mm。以一個(gè)內(nèi)徑為21的管子計(jì)算，每三度采集一個(gè)數(shù)據(jù)覆蓋的范圍為0.55mm，假設(shè)每秒旋轉(zhuǎn)60圈，裝置的移動(dòng)速度為33mm。通過(guò)以上計(jì)算可以看出，理論上只要缺陷直徑大于πd/180都能檢測(cè)出來(lái)，但是，由于手工操作，對(duì)掃查裝置移動(dòng)速度控制不均勻，另外缺陷的形狀對(duì)IRIS檢出率也有影響，非平底缺陷對(duì)超聲波的反射路徑會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致探頭無(wú)法接收到信號(hào)而數(shù)據(jù)丟失。見(jiàn)圖2，所以在實(shí)驗(yàn)室情況下對(duì)于φ2以下的孔一般都不易檢出，在現(xiàn)場(chǎng)由于一般管子不夠干凈，也導(dǎo)致IRIS無(wú)法分辨細(xì)小的缺陷，綜上所述，IRIS對(duì)面狀缺陷容易檢出，對(duì)點(diǎn)狀或者裂紋形狀的缺陷不易檢出。管子的檢測(cè)，可以檢測(cè)鐵磁性、非鐵磁性、非金屬材料，不受材料電導(dǎo)率或磁導(dǎo)率的影響，能精確測(cè)量管子的內(nèi)徑及壁厚，能提供管子腐蝕和裂紋的準(zhǔn)確位置，能實(shí)時(shí)顯示其橫截面圖(B掃描)、管壁展開(kāi)圖（C掃描），以及管子縱向截面圖(D掃描)，見(jiàn)圖3。圖3管子壁厚減薄展開(kāi)圖、C掃圖和D掃圖在精度方面，IRIS測(cè)厚精度可以達(dá)到0.03mm的數(shù)量級(jí)，在展開(kāi)圖上面，不同厚度的顏色也不一樣，可以讓檢測(cè)人員很直觀的發(fā)現(xiàn)管子是否有缺陷。通過(guò)上面的計(jì)算，我們可以對(duì)IRIS技術(shù)的優(yōu)越性和局限性進(jìn)行分析，我們可以和渦流做比較，如下表所示：比較內(nèi)容IRIS普通ET被檢材質(zhì)各種聲學(xué)性能較好的材料不受材料電導(dǎo)率或磁導(dǎo)率的影響金屬材料等、鐵磁性材料效果差易受材料電導(dǎo)率或磁導(dǎo)率的影響測(cè)厚精度0.03數(shù)量級(jí)管壁厚百分比的大概范圍腐蝕坑檢測(cè)Φ2以內(nèi)的孔不易檢出深孔容易檢出片狀腐蝕檢測(cè)很好很直觀的檢測(cè)出腐蝕區(qū)域及腐蝕厚度、能判定缺陷在管