超声导波是一种能沿着有限形状的结构件传播并被构件边界所约束、所导向的机械弹性波，激发频率在4kHz－－-250kHz之间，因而称为超声导波。超声导波有纵波、扭力波、变形波、兰母波、水平剪切波和表面波等多种模态形式，应用于管道的有纵波和扭力波两种模式：由于扭力波只在固体中传播，所以扭力波是油气传输管道检测的佳模态（由于纵波在固体与液体传播，所以对于液体传输管道来说，只能选择扭力波模式）：

MsS导波的产生和检测的原理：

MsS导波的产生－－－－-基于铁磁性材料中的磁致伸缩效应（焦耳效应JOULE EFFECT）；

MsS导波的检测－－－－-基于铁磁性材料中的磁致伸缩逆效应（维拉利效应VILLARI EFFECT）。（见下图）

磁致伸缩效应是指铁磁性材料的物理尺寸上引起的微小变化——与碳钢在外部的叠

加磁场作用下引起的每百万之几部件的次序微小变化；磁致伸缩逆效应指由机械压力（或张力）引起的铁磁性材料的磁感应变化。

     由磁致伸缩效应及其逆效应产生的超声导波，简称MsS超声导波；MsS传感器是由一组交流线圈和薄片状的铁鈷带（强磁性材料）组成，将磁化后的薄片状的铁鈷带（相当于直流偏磁场）通过环氧树脂胶或机械干耦合的方式紧贴于管道外表面，再将交流线圈置于铁鈷带上，铁鈷带上的直流偏磁场与交流线圈形成的交流磁场相互作用（磁致伸缩效应），直接在铁鈷带上（强铁磁性材料）产生机械弹性波，并通过胶层或直接耦合到管道上，并沿着管道双向传播－－－－即MsS超声导波的产生；当MsS超声导波沿着管道传播并遇到缺陷或焊缝时，就会有一部分波反射回来并被MsS传感器所接收，转换成电信号被导波主机接收、处理，形成A型和C型显示－－-即MsS超声导波的检测。  

（超声导波在物体中传播的实质是物体内部微观粒子按照一定的规律震动来产生机械波，并被物体的外形边界所约束，因而称为导波；超声导波主机所激发的能量是一定的，在钢制管道中，由于钢制管道金属壁中晶粒细小、均匀，且刚性很强,不易吸收机械振动的能量，所以可以导波在钢制管道中可以传播很长的距离；

但是对于埋地管线，因为埋地管道外层覆盖有沥青或3层PE防护层，沥青防护层或3层PE防护层很柔软（刚性很弱），对导波的振动能量吸收很大,就象减震缓冲垫一样使得导波在沥青防护层或3层PE防护层中分流传播时衰减很大；另外，埋地管线上面还覆盖着2-3米厚密实的土壤.三维的土壤层几乎无限边界使得分流的导波能量进一步被扩散消失尽. 也就是说，原来在刚度很高的具有有限边界的钢管中的导波被分流出了到高吸收能量的沥青防护层或3层PE防护层中,防护层外的土壤中更进一步将后的一点能量完全吸收,因而衰减巨大，这就是埋地管线导波传播距离很短的根本原因，无论是英国的压电技术还是美国的磁致伸缩技术，埋地管线传播距离都很短；它们的区别是导波的激发方式与探头结构以及探头耦合方式不一样，它们所激发出来的导波在管道上（沥青或PE层里）的传播机理、其与缺陷的相互作用和其衰减特性都是一样的；另外，仪器功率的提高与检测距离是成反指数关系的：即仪器功率每增加100倍，对于衰减系数为a = 1.0 dB/ft.的管线，检测距离仅仅增加20-30厘米。事实上，仪器的功率不可能无限地增大。）

二、MsS探头技术特点：

MsS探头结构简单、性价比高；各种结构、各种固体材料均可应用； 

◆ 由一组线圈和薄片状的铁钴带组成，可根据管道的尺寸任意裁剪，不受管道尺寸的限制；

◆ 可以扩展应用到各种形状几何结构上：管道、棒材、钢索和板盘件等；

◆ 可在间隙很小的伴热管线和密排管线上安装MsS探头，在线检测与长期监控；

◆ 通过薄片状的磁性铁钴条带可以应用到非铁磁性材料和非金属材料上；

◆  MsS高温探头既可在线检测高温管线，也可对高温管线进行长期状态监控；

薄片状的铁钴带                 MsS带式探头                   MsS高温带式探头

输油中继站伴热管线                           埋地输气密排管线

            英国压电固定式探头                        英国压电充气式探头

三、MsS长距离超声导波检测技术亮点：

◆  检测灵敏度高：高检测灵敏度为管道横截面积损失量的0.7%（新实验数据），可靠检测灵敏度为管道横截面积损失量的2%，长期监测灵敏度可达管道横截面积损失量的0.6%（实际工程中，由于多数管线都有不同程度的腐蚀，将降低系统的信噪比，通常所设定的灵敏度要比实验室管线低，一般选择3%－－-6%）；

◆ 检测距离远（美国SwRI在美国所做的公开试验数据，而非理想状态）：对于带油漆层的地上直管段，可以单方向检测500英尺（150米）处管道横截面积损失量的2-3%，并且穿越了19条焊缝（在理想状态下，如果将灵敏度设定为管道横截面积损失量的5%或更大，则单方向可以检测700英尺－－－－-1000英尺远的距离）；

良好状态下(地上直管段，管道状态内外壁有轻微腐蚀，10年－－-20年的老管线)单方向可检测100米处管道横截面积损失量的5%的缺陷；

典型状态下（地上直管段，管道状态内外壁有严重腐蚀，30年以上的老管线）单方向可检测50米处管道横截面积损失量的5%的缺陷；

苛刻状态下（地上直管段，管道状态内外壁有非常严重腐蚀，或地埋管线）单方向可检测10米－－－－30米处管道横截面积损失量的5%的缺陷；

◆ 轴向定位精度高：与主机系统的信噪比和所采用的操作频率有关：主频率为32KHz时为±150mm；主频率为64KHz时为±75mm；主频率为128KHz时为±32mm；（超声导波的操作频率实际上是以主频率为中心频率的一个很宽的频带：如主频率为32kHz时，其频带为20kHz－－-45kHz）

◆ 盲区小：与主机系统的信噪比和所用的检测频率有关：主频率为32KHz时为350毫米，主频率为64KHz时为175毫米，主频率为128KHz时为85毫米；

◆ 高温应用：MsS高温探头可以在不停机的情况下在高温管线上安装，进行高温管线腐蚀的在线检测与长期状态监测，高操作温度可达500 ºC；中石油拥有20多家炼油企业，中石化拥有40多家炼油企业，炼油企业60%以上的管线为高温管线，温度范围：100 ºC －－500 ºC；另外，在原油长距离传输过程中，随着传输距离的增加，原油温度不断的降低，在管线内壁结腊，为了防止这种问题，需要在原油传输各中继站内建立许多加热炉，来不断加热原油管线，温度范围：150 ºC －－280 ºC；

◆ 伴热管线和密排管线的检测：在主管道附带有拌热管线的情况下，可以在主管线上安装MsS探头，进行腐蚀检测（输油中继站之间管线、站场里管线、油库管线以及炼化企业管线，由于需要加热来维持管道内传输液体的温度，大多采用伴热管线，只有薄片状的MsS探头可以安装检测这样的管线）；管廊上的密排管线和埋地的密排管线的检测，间隙很小：20毫米－－－－50毫米，只有薄片状的MsS探头可以安装检测这样的管线；

◆ MsS探头结构简单、性价比高；MsS探头结构简单，可根据管道的尺寸任意裁剪，不受管道直径的限制，从1.5英寸到60英寸甚至更大尺寸的管道（可以适应无限大直径的管道）；

◆ 长期状态检控：可以永久地在输油气管道重点区域（地势低洼处）和高温管道易腐蚀区域安装MsS传感器，进行低成本的长期腐蚀状态监测（40年至60年免开挖）

◆ MsS技术不仅可以用于铁磁性金属材料的检测，还可以用于非铁磁性金属材料和非金属材料的检测，如：不锈钢管、铜管、铝管、钛管、PE管等的检测；

四、MsS长距离超声导波检测技术与常规检测技术的优势：

◆  能够100%覆盖被检测结构，进行快速、高效、长距离的腐蚀检测；

◆  从可接近的位置安装MsS探头，检测难以到达的区域，诸如穿墙管线、横穿公路管线、埋地管线或架空管线；

◆  除探头安装区域需要剥离一小段保温层或防腐层外，无需全部开挖或拆除保温层、防腐层，免搭脚手架，从而大大降低检测成本；

◆  在同一位置可以单方向检测几十米到上百米的距离，双方向可检测更长的距离；

◆  能够自动快速识别区分管道特征与腐蚀信号其它缺陷特征；

◆  基于信号强度和特征对管道的局部损坏严重程度进行缺陷等分类；

◆  机械干耦合和环氧树脂胶粘两种耦合方式，提高操作灵活性和便捷性；

◆  Windows操作系统，能够进行快速实时采集和信号分析，自动生成检测报告；

◆  软件界面友好，操作简单，缺陷显示直观；

◆  仪器操作简单，可以直接开关机，检测无须调试仪器；

◆  可以采用电池供电以满足现场的使用，电池充电可工作8小时；

◆  结构紧凑，主机、蓄电池和计算机内置在一个坚固的运输箱中，便于携带和运输；

◆  主机上各种LED指示，监测仪器的运行状态；

◆  条带式线圈探头，成本低廉，重量轻便，降低操作者的劳动强度；可以永久地安装在重点结构或高温管道上，用于结构腐蚀状态的长期检控；

◆  应用范围广泛，不但可以用于各种工业管网的腐蚀检测，还可以用于高温管线和伴热管线和密排管线的检测、非铁磁性材料如PE管线的检测等等（城市地下天然气PE管网）；

五、MsS超声导波技术应用范围：

◆  油气田以及输油输气站场管道网络

◆  石油炼化设备管道网络

◆  海上采油平台管道网络

◆  电力能源工业管道网络

◆  横穿高速公路套管网络

◆  高温管线及伴热管线网络

◆  城市天然气埋地钢制管道或PE管道网络