一文了解内置旋转超声（IRIS）检测技术

管式换热器由于管子成管束状与管板固定，因此很难直接通过目视来检测管子的内外表面，在役检测中一般只能通过内窥镜和涡流测厚技术来检测，但内窥镜一般只能观察到管子内表面状况，会受到管子内表面洁净程度的影响，管子外壁或内部缺陷无法检测；涡流检测技术结果受管子材质差异、缺陷形状等因素影响较大；对于常见的造成换热器管失效的腐蚀缺陷，IRIS的图像显示和基于超声测厚技术的绝对精度都大大优于涡流检测。

反射镜连接着水涡轮，水泵产生的高压力水使水涡轮360°持续旋转，每旋转一周就可以检测一圈管子壁厚，探头持续拉出，超声波以螺旋形式扫描管壁每一点的壁厚，就可以了解整根管子的情况。

IRIS检测可以认为是水浸超声的一种。IRIS可以检测铁磁性、非铁磁性、非金属材料，不受材料电导率或磁导率的影响，能精确测量管子的内径及壁厚，能提供管子腐蚀减薄的准确位置，能实时显示管子横截面图(B扫描)、管壁展开图(C扫描)，以及管子纵向截面图(D扫描)。前言

目前的无损检测技术中，一直都没有一种很好的方法来检测换热管，我们一直以来使用的方法基本都是涡流等，而涡流也有很大的局限性，比如无法精确测量，对铁磁性材料的检测效果不佳等。而近一年来有一种新技术被运用到管子检测中，它就是管子内旋转超声检测（InternalRotaryInspectionSystem，以下简称IRIS）。在检测中IRIS和涡流配合使用，能够很好的对管子做出比较准确的评价。介绍IRIS是基于脉冲回波检测方法，类似于水浸超声探伤原理，聚焦探头激发一个高频脉冲在水中产生超声波，波沿着管束中心方向传播，打在一个角度为45度的反射镜上面，超声波被反射成沿管子内径径向垂直入射的波束，在管子内外表面都会反射回来一个波，内表面回波与外表面回波的时间和波幅经系统数字化处理后，通过计算就可以得到管子内径、外径和壁厚等数值。图1为IRIS检测示意图。以高压水流为动力推动涡轮旋转，也就是推动反射镜旋转（聚焦探头不旋转）。使反射镜以管中心为轴做快速的周向旋转。转动速度达到每秒40~60圈。一般情况下，仪器设定在管子周向上每隔2~3度采集一个数据，根据计算我们可以计算出扫查装置的移动距离。设内径d，周长为πd，假设两度采集一个数据，一周共采集180个数据，每个数据走过的距离为πd/180，假设每次采集的数据区域为正方形，为了保证管子每个点都能采集到，则探头每旋转一周，扫查装置移动的距离就是πd/180，根据转速我们可以得出每秒钟扫查装置的移动距离公式为：S=v×(πd/180)S为每秒移动距离；v为转速；d为内径。以一个内径为21的管子计算，每两度采集一个数据覆盖的范围为0.37mm，假设每秒旋转40圈，装置的移动速度为15mm。以一个内径为21的管子计算，每三度采集一个数据覆盖的范围为0.55mm，假设每秒旋转60圈，装置的移动速度为33mm。通过以上计算可以看出，理论上只要缺陷直径大于πd/180都能检测出来，但是，由于手工操作，对扫查装置移动速度控制不均匀，另外缺陷的形状对IRIS检出率也有影响，非平底缺陷对超声波的反射路径会发生变化，导致探头无法接收到信号而数据丢失。见图2，所以在实验室情况下对于φ2以下的孔一般都不易检出，在现场由于一般管子不够干净，也导致IRIS无法分辨细小的缺陷，综上所述，IRIS对面状缺陷容易检出，对点状或者裂纹形状的缺陷不易检出。管子的检测，可以检测铁磁性、非铁磁性、非金属材料，不受材料电导率或磁导率的影响，能精确测量管子的内径及壁厚，能提供管子腐蚀和裂纹的准确位置，能实时显示其横截面图(B扫描)、管壁展开图（C扫描），以及管子纵向截面图(D扫描)，见图3。图3管子壁厚减薄展开图、C扫图和D扫图在精度方面，IRIS测厚精度可以达到0.03mm的数量级，在展开图上面，不同厚度的颜色也不一样，可以让检测人员很直观的发现管子是否有缺陷。通过上面的计算，我们可以对IRIS技术的优越性和局限性进行分析，我们可以和涡流做比较，如下表所示：比较内容IRIS普通ET被检材质各种声学性能较好的材料不受材料电导率或磁导率的影响金属材料等、铁磁性材料效果差易受材料电导率或磁导率的影响测厚精度0.03数量级管壁厚百分比的大概范围腐蚀坑检测Φ2以内的孔不易检出深孔容易检出片状腐蚀检测很好很直观的检测出腐蚀区域及腐蚀厚度、能判定缺陷在管