賈劉仁，王 猛，馬海濱，楊 光，張富春

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452)

海洋鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲檢測(cè)串列式掃查架的開(kāi)發(fā)

賈劉仁，王 猛，馬海濱，楊 光，張富春

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452)

結(jié)合超聲檢測(cè)串列式掃查的原理和特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出一套適用于海洋鋼結(jié)構(gòu)厚板K型或單V型坡口焊縫的串列式掃查裝置。使用此裝置進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明：該裝置降低了檢測(cè)的人力工時(shí)投入，提高了檢驗(yàn)準(zhǔn)確率，達(dá)到了穩(wěn)定、快速檢測(cè)垂直于掃查面的面狀缺陷(如坡口未熔合、中心裂紋等)的目的。

海洋鋼結(jié)構(gòu)；超聲檢測(cè)；串列式掃查

超聲檢測(cè)[1]在海洋鋼結(jié)構(gòu)焊縫檢測(cè)中扮演著重要角色。一般焊縫檢測(cè)時(shí)，只需一個(gè)探頭同時(shí)兼發(fā)射和接收脈沖用；但厚板K型或單V型坡口焊縫易產(chǎn)生垂直于掃查面的面狀缺陷(如坡口未熔合、中心裂紋等)，故對(duì)此類(lèi)焊縫，則需采用串列式超聲檢測(cè)的方法。

串列式超聲檢測(cè)是使用兩個(gè)斜探頭，一前一后同方向放置在同一掃查面上,一個(gè)探頭發(fā)射的超聲波被缺陷反射,經(jīng)底面反射后進(jìn)入另一個(gè)探頭的探傷方式。其檢測(cè)操作示意見(jiàn)圖1。

圖1 串列式超聲檢測(cè)操作示意

1 檢測(cè)現(xiàn)狀

目前，海洋制造業(yè)中，針對(duì)厚板K型或單V型坡口焊縫中垂直于掃查面的平面缺陷的檢測(cè)，主要采用純手動(dòng)檢測(cè)，即檢驗(yàn)員雙手各持一個(gè)探頭，在確保兩個(gè)探頭直線(xiàn)進(jìn)退的情況下進(jìn)行作業(yè)。純手動(dòng)操作的缺點(diǎn)主要有：① 人為因素影響大，操作過(guò)程中無(wú)法保證對(duì)兩探頭距離的控制；② 作業(yè)過(guò)程需要兩名檢驗(yàn)員配合進(jìn)行，人力投入較大；③ 工作效率低；④ 檢測(cè)準(zhǔn)確率低。

為了解決這一問(wèn)題，筆者從該技術(shù)的原理入手，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)用性、便攜性等方面的需求，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出一款適用于海洋鋼結(jié)構(gòu)焊縫超聲檢測(cè)的串列式掃查架。

2 可行性分析

2.1 應(yīng)用可行性

串列式掃查架開(kāi)發(fā)的初衷在于減輕檢驗(yàn)員的工作強(qiáng)度，提升檢驗(yàn)員的工作效率和探傷準(zhǔn)確度。就目前對(duì)K型或單 V型坡口焊縫探傷的現(xiàn)狀不難發(fā)現(xiàn)，工作強(qiáng)度、工作效率和探傷準(zhǔn)確度恰恰是制約檢驗(yàn)人員檢測(cè)的關(guān)鍵因素，因此串列式掃查架的開(kāi)發(fā)從應(yīng)用層面上來(lái)講是絕對(duì)可行的。

2.2 經(jīng)濟(jì)可行性 開(kāi)發(fā)該裝置所用的材料為生產(chǎn)中常見(jiàn)的不銹鋼或鋁合金材料，價(jià)格低廉。以公司內(nèi)部現(xiàn)有的超聲探頭為配置對(duì)象，節(jié)省了購(gòu)置探頭的費(fèi)用。經(jīng)核算，每套的加工費(fèi)用在800元左右，如果成功應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，每3 h所節(jié)省的費(fèi)用便超過(guò)800元。

3 設(shè)計(jì)及加工制作

該掃查裝置采用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的不銹鋼或鋁合金為操作框架，配合方便人員調(diào)節(jié)的蝶形螺母、壓緊片和能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)探頭間距的1…1刻度標(biāo)尺，長(zhǎng)寬高分別為250,10,18 mm，設(shè)計(jì)總重量約500 g，適用于焊縫單側(cè)和跨焊縫兩種掃查方式。該裝置方便檢驗(yàn)人員在檢測(cè)過(guò)程中單手操作探頭，同時(shí)能根據(jù)要求自由移動(dòng)或固定探頭，最終達(dá)到穩(wěn)定、快速檢測(cè)特定缺陷的目的。

設(shè)計(jì)圖紙見(jiàn)圖2，實(shí)物圖片見(jiàn)圖3。

圖2 掃查架設(shè)計(jì)圖紙

圖3 實(shí)物圖片

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了客觀地驗(yàn)證串列式掃查架的工作效率及使用效果，成品加工完成后，選取了公司內(nèi)部技能水平不同的人員進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)驗(yàn)證，按照檢驗(yàn)人員技能水平從高到低的次序分別分為1，2，3組。檢測(cè)對(duì)象為ZAWTIKA 1B項(xiàng)目立柱環(huán)板結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)焊縫的坡口均為K型坡口。使用串列式掃查架前后的數(shù)據(jù)對(duì)比情況，見(jiàn)表1。

通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比不難看出，不同技能水平的超聲檢測(cè)人員，在使用串列式掃查架對(duì)K型或單V型坡口形式焊縫中垂直于掃查面的面狀缺陷檢測(cè)時(shí)，檢驗(yàn)速度、人力投入和檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確率都要更勝一籌。

表1 使用串列式掃查架前后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

5 結(jié)論

超聲波串列式掃查架結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，攜帶方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，符合現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)需求，能滿(mǎn)足焊縫單側(cè)和跨焊縫兩種掃查方式。良好穩(wěn)定的掃查效果進(jìn)一步確保了缺陷的準(zhǔn)確檢出，為工程項(xiàng)目節(jié)省了更多的施工時(shí)間。

[1] 生利英.超聲波檢測(cè)技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

Development of Tandem Scanning Frame for Ultrasonic Testing of Welds in Offshore Steel Structure

JIA Liu-ren, WANG Meng, MA Hai-bin, YANG Guang, ZHANG Fu-chun

(Offshore Oil Engineering Co., Ltd., Tianjin 300452, China)

Based on the principle and characteristics of ultrasonic tandem scanning, this paper develops a series of tandem scanning devices which are suitable for type K or single-bevel-groove welds of offshore steel structure. The experiment is carried out by using this device, and the results indicate that the device reduces the labor hour investment for this seam examination, improves the inspection accuracy, achieves a stable and rapid detection of surface defects perpendicular to the scan surface (such as incomplete fusion, cracks and other defects of the center).

Offshore steel structure; Ultrasonic testing; Tandem scanning

2016-10-15

賈劉仁(1984-),男，本科,主要從事海洋鋼結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)和人員培訓(xùn)工作。

賈劉仁， E-mail: jialr@mail.cooec.com.cn。

10.11973/wsjc201704017

TG115.28

A

1000-6656(2017)04-0080-02