楊東明　史學(xué)材

摘 要：本文首先針對(duì)相控陣技術(shù)的一些基本原理進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述，其次對(duì)相控陣技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的一系列掃描進(jìn)行分析。在這一基礎(chǔ)上，將相控陣檢測(cè)技術(shù)科學(xué)合理應(yīng)用到海底石油管線的檢測(cè)當(dāng)中，為檢測(cè)效果和質(zhì)量提供有效保障。

關(guān)鍵詞：海底石油；石油管線；相控陣；檢測(cè)技術(shù)

在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和快速發(fā)展的背景下，越來(lái)越多的新型技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各領(lǐng)域當(dāng)中，其中相控陣檢測(cè)技術(shù)就被科學(xué)合理應(yīng)用到海底石油管線的檢測(cè)當(dāng)中。在海底石油管線實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，通過(guò)這種檢測(cè)技術(shù)的合理應(yīng)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海關(guān)特定的一些壁厚或者坡口形式進(jìn)行有效檢測(cè)，而且還能夠保證這些檢測(cè)數(shù)據(jù)具有真實(shí)性和有效性。除此之外，由于全自動(dòng)超聲波技術(shù)現(xiàn)階段已經(jīng)成為世界上比較成熟的一種檢驗(yàn)技術(shù)，所以在海底石油管線檢測(cè)過(guò)程中，可以將該技術(shù)與相控陣檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合。在保證檢測(cè)率的基礎(chǔ)上，能夠?qū)⑵淇茖W(xué)合理應(yīng)用到海底石油管線的鋪設(shè)檢測(cè)當(dāng)中。

1.相控陣技術(shù)基本原理分析

相控陣檢測(cè)技術(shù)近年來(lái)被推出，并且在很多領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。這種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其實(shí)就是對(duì)傳統(tǒng)單晶片超聲檢測(cè)的一種特殊性應(yīng)用方式。如果從嚴(yán)格的意義出發(fā)對(duì)其進(jìn)行分析，那么相控陣技術(shù)本身的思想來(lái)自于“惠更斯原理的”，該原理當(dāng)中提出，在一些行進(jìn)的波陣面上，任何一點(diǎn)都可以被看作是一種新的次波源。由此可以看出，在具體操作過(guò)程中，無(wú)論是在任何一個(gè)波陣面的上，都可以對(duì)下一時(shí)刻的波陣面進(jìn)行繪制。波陣面其實(shí)就是由很多不同的晶片相互組合而成，但是在具體操作過(guò)程中，其實(shí)只需要對(duì)主波自身的波陣面進(jìn)行綜合考量就可以。相控陣檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其探頭本身對(duì)一些具有相同伸展形變的壓電材料能夠施加相同的電壓。但是本身并不是只有一個(gè)單一的晶片，而是需要由各種不同小晶片相互組合而成。所有晶片在具體應(yīng)用過(guò)程中，都需要依靠導(dǎo)線的方式對(duì)進(jìn)有效連接，同時(shí)所有的社用的晶片都需要安裝在同一個(gè)的背襯上面。在具體操作過(guò)程中，如果所有的晶片在實(shí)踐中都被相同的電壓給激發(fā)起來(lái)的時(shí)候，那么所有晶片都會(huì)以一種一致性的方式逐漸呈現(xiàn)一定的形變伸展?fàn)顟B(tài)[1]。通過(guò)這種方式的展示，這些晶片所能夠呈現(xiàn)出的效果與激勵(lì)同一個(gè)尺寸的單一晶片之間相比，效果能夠具有一致性。圖1中就顯示出多晶片本身的結(jié)構(gòu)，以及相控陣探頭在具體應(yīng)用過(guò)程中的實(shí)際運(yùn)作狀態(tài)。

2.相控陣技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的掃描方式

相控陣檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于本身具有一定的特殊性特征，所以在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的掃描方式也會(huì)體現(xiàn)出一定的復(fù)雜性。相控陣在應(yīng)用時(shí)會(huì)遵循聚焦法則，但是這種法則在實(shí)踐中具有非常復(fù)雜的特征，幾個(gè)組合在一起之后，才能夠完成相對(duì)應(yīng)的電子掃描。一般情況下，在針對(duì)電子掃描進(jìn)行選擇的時(shí)候，可以按照線性掃描、扇形、以及動(dòng)態(tài)深度聚焦這幾個(gè)方式對(duì)其進(jìn)行選擇和實(shí)現(xiàn)掃描。如圖2所示[2]。

通過(guò)對(duì)圖2中所示內(nèi)容進(jìn)行分析之后可以看出，一般情況下，線性的掃描基本上都是利用陣重復(fù)的方式，實(shí)現(xiàn)相同聚焦法則的有效落實(shí)。而扇形掃描利用相同的晶元，在這一基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行掃描和檢測(cè)，但是聚焦法則在這種狀態(tài)下會(huì)發(fā)生一定的變化。最后是動(dòng)態(tài)深度聚焦，這種方式在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，無(wú)論是發(fā)射器或者是接收器的聚焦法則都可能會(huì)由于實(shí)際情況的不同而發(fā)生相對(duì)應(yīng)的變化，所以可以在特定的深度方向上，對(duì)其形成一定的優(yōu)化聚集。在實(shí)踐中，將這些掃描方式與自動(dòng)掃查器進(jìn)行有效結(jié)合，這樣不僅能夠是現(xiàn)在一些特定的路徑上進(jìn)行相控陣探頭的有效移動(dòng)，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)檢測(cè)工件的檢測(cè)。

3.相控陣檢測(cè)技術(shù)在海底石油管線中的實(shí)際應(yīng)用

為了保證相控陣檢測(cè)技術(shù)海底石油管線中的應(yīng)用效果，海洋石油工程公司針對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行具體操作時(shí)，利用焊縫雙側(cè)兩PA的探頭實(shí)現(xiàn)非平行掃描技術(shù)的應(yīng)用，掃查角度設(shè)置在40°至70°之間。在這一基礎(chǔ)上，對(duì)聲速、靈敏度進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的調(diào)試，完成之后，需要做好深度至少要2.2倍板厚的TCG曲線。除此之外，在具體操作過(guò)程中，還需要在筆記本電腦上利用ESBTOOL軟件，對(duì)OMINISCAN進(jìn)行有效的模擬調(diào)整，并且對(duì)其中的參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確有效的設(shè)置。這樣不僅能夠從根本上保證PAUT的角度范圍能夠全部都覆蓋到整個(gè)焊縫，而且還能夠覆蓋到一些熱影響地區(qū)。在這種情況下，可以直接對(duì)模擬計(jì)算出來(lái)的步進(jìn)進(jìn)行偏移處理，在每一道焊口上畫(huà)好需要行走的參考路線，同時(shí)使用手動(dòng)掃查的方式，對(duì)其進(jìn)行有效的檢查。如圖3所示[3]。

通過(guò)這種方式的實(shí)際應(yīng)用可以看出，PAUT所檢測(cè)出來(lái)的人工缺陷起始位置相互之間的平均誤差大概9.4mm左右，而深度方面的平均誤差能夠達(dá)到0.7mm左右。由此可以看出，無(wú)論是長(zhǎng)度或者是深度的誤差都比較小，唯一的不足之處就是人工缺陷在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，其位置誤差相對(duì)比較大，大概能夠達(dá)到1cm左右。出現(xiàn)這一問(wèn)題的原因可能是由于在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，由于編碼器本身在校準(zhǔn)過(guò)程中出現(xiàn)的偏差現(xiàn)象，不能夠?qū)崿F(xiàn)百分之百的精度。這樣就會(huì)導(dǎo)致在實(shí)際掃查過(guò)程中，編碼器本身在針對(duì)一些行程進(jìn)行記錄時(shí)，會(huì)存在一定的偏差現(xiàn)象。但是這種偏差現(xiàn)象對(duì)于海底石油管線的管道焊接以及具體使用而言，可以忽略不計(jì)，能夠滿足海洋石油工程公司在針對(duì)海底石油管線進(jìn)行敷設(shè)時(shí)的要求。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前計(jì)算科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和快速發(fā)展的背景下，海底石油管道在實(shí)現(xiàn)焊接的時(shí)候，對(duì)其采取有針對(duì)性的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)逐漸成為一種必然趨勢(shì)。海洋石油工程公司在實(shí)踐中，自從引入全自動(dòng)超聲波檢測(cè)技術(shù)一直到今天，該技術(shù)已經(jīng)逐漸成為海洋石油工程公司的核心技術(shù)。在該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種不同類型項(xiàng)目的有效檢測(cè)，而且還能夠保證檢測(cè)結(jié)果具有真實(shí)性和有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭冀江.海底石油管線檢漏與維修的研究和應(yīng)用[J].清洗世界，2017，33（03）：1-5.

[2]李鴻飛.海底石油管線使用中的維護(hù)和檢測(cè)技術(shù)探討[J].化工管理，2013（16）：106.

[3]郭冀江. 海底石油管線檢漏與維修的研究和應(yīng)用[A]. 中國(guó)海洋工程學(xué)會(huì).第十五屆中國(guó)海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集（下）[C].中國(guó)海洋工程學(xué)會(huì)：，2011：5.