超声导波是机械波在空间有限的介质内多次往复反射并进一步产生复杂的叠加干涉以及几何弥散形成的。其用于长输管道检测中，常常将传感器沿外壁均匀布置一周，用阵列形式激励出一束超声能量脉冲，并通过不同的加载方式激励出不同的导波模态。超声能量脉冲充斥着管道整个圆周方向和整个管壁厚度并向远处传播，遇到缺陷时会在缺陷处返回一定比例的反射波，探头阵列接收反射波信号并进行波形转换，进而识别和判断缺陷位置和大小。导波检测原理如图所示。

超声导波检测原理示意图

在现场应用中，受管道中导波的多模态特性和模态转换、导波与管道状态及管道中的不同缺陷或损伤相互作用等影响，回波往往呈现出不同的特征，这大大增加了导波信号的分析难度。目前，常用的超声导波激励和接收方式有压电式、电磁式和脉冲激光式3种。管道检测中沿管道轴向传播的超声导波模态主要有纵向模态、扭转模态和弯曲模态，目前使用较多的是扭转模态。导波的频散现象和多模态特性使得导波能以多种波结构和加载方式实现长距离、大范围的管道缺陷检测。

利用电磁式导波检测设备，调节探头频率和设备的发射功率，通过对多种规格、多类缺陷的无缝钢管进行实验，收集波形并分析发现，发射频率越高，缺陷波峰越尖锐，分辨率越高，但随着频率的继续增大，传播能量衰减增大，信号波幅反而减弱。此外，信号波幅与设备的发射功率大小成正相关，但是设备发射功率增大的同时，信噪比反而降低，不利于特征信号与杂波信号的识别和判断。

超声导波检测技术能够进行缺陷快速筛查，并对缺陷严重程度进行初步分级。但是多重缺陷会造成超声导波产生叠加效应，且对于存在多种形貌特征的管段，极易出现波形转换与能量损失。目前超声导波检测技术还无法精确定量缺陷的尺寸，因此在使用超声导波检测管道时，主要作为识别怀疑区的快速检测手段，如需准确定位和定量缺陷，还需要借助于其他无损检测手段进行精确的检测与分析判断。

与传统的管道超声检测技术需逐点检测、需拆除管道外部包裹物和打磨出金属光泽、需开挖埋地管道等相比，超声导波检测技术只需局部剥离管道包覆层，即可实现埋地管线不开挖、长距离检测，有效提高检测效率、降低检测成本。

作者简介：闫朔，1993年生，硕士研究生，国家管网集团（徐州）管道检验检测有限公司工程师，从事管道无损探伤研究工作。联系方式：18552922729，15151988590@163.com。