， ， ，

(1.煙臺(tái)中集來福士海洋工程有限公司，煙臺(tái) 264000；2.中國船級(jí)社實(shí)業(yè)公司青島分公司，青島 266071；3.大連華銳重工起重機(jī)有限公司，大連 116052；4.中興海陸工程有限公司，大連 116000)

1 海洋工程行業(yè)相控陣的應(yīng)用

相控陣檢測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速，在各行各業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用。不少海洋工程制造企業(yè)也引入了相控陣檢測(cè)，海洋工程產(chǎn)品焊縫具有各種復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，有時(shí)焊縫的可接近性受限。相比常規(guī)超聲檢測(cè)，相控陣對(duì)這些焊縫進(jìn)行檢測(cè)具有一定的優(yōu)勢(shì)。目前，在海洋工程制造行業(yè)引進(jìn)相控陣檢測(cè)的企業(yè)包括：江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司、上海外高橋造船有限公司、大連船舶重工集團(tuán)有限公司、青島北海船舶重工有限責(zé)任公司、中遠(yuǎn)船務(wù)工程集團(tuán)有限公司、煙臺(tái)中集來福士海洋工程有限公司等。檢測(cè)的主要對(duì)象有:FPSO(浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置)模塊管對(duì)接、鉆井平臺(tái)小徑管、甲板縱骨角焊縫橫向裂紋、中厚板對(duì)接焊縫、礦砂船貨艙CM(建造監(jiān)控)點(diǎn)角焊縫，LPG(液化石油氣)液罐對(duì)接焊縫、螺栓檢測(cè)等。

2 工藝認(rèn)可的必要性

在制造業(yè)中，關(guān)鍵工序是指：① 對(duì)成品的品質(zhì)、性能、功能、壽命、可靠性及成本等有直接影響的工序；② 產(chǎn)品重要品質(zhì)特性形成的工序； ③ 工藝復(fù)雜，品質(zhì)容易波動(dòng)，對(duì)工人技藝要求高或總是發(fā)生較多問題的工序。

隨著無損檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新工藝、新技術(shù)不斷出現(xiàn)。這些方法要在檢測(cè)中應(yīng)用，必須經(jīng)過工藝評(píng)定或認(rèn)可，以保證其檢測(cè)的可靠性、再現(xiàn)性和準(zhǔn)確性。

相控陣檢測(cè)作為無損檢測(cè)的一項(xiàng)新技術(shù)，其檢測(cè)方法具有靈活性與多樣性。海洋工程行業(yè)相控陣檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)主要基于ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)標(biāo)準(zhǔn)和ASME(美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì))規(guī)范的要求，這些標(biāo)準(zhǔn)中并未明確規(guī)定特定結(jié)構(gòu)檢測(cè)參數(shù)。在這種情況下，傳統(tǒng)的模式(持證人員+工藝文件審核)不足以保證整個(gè)檢測(cè)的可靠性、再現(xiàn)性和準(zhǔn)確性，解決這些矛盾的可行方法就是工藝認(rèn)可。

中國船級(jí)社2017年出版了《船用厚板焊接接頭衍射時(shí)差技術(shù)及相控陣超聲聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)指南》和《衍射時(shí)差法和相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用指南》，美國船級(jí)社2018年出版了 《船體焊縫無損檢測(cè)導(dǎo)則》。這幾個(gè)規(guī)范中都對(duì)相控陣超聲檢測(cè)(PAUT)工藝認(rèn)可做出了要求及具體的認(rèn)證規(guī)定。挪威船級(jí)社規(guī)范DNVGL-CG-0051 《無損檢測(cè)》也提出了相控陣工藝認(rèn)可的要求，雖然沒有具體的要求和規(guī)定，但在其后編制的文件中，也明確了相控陣檢測(cè)工藝認(rèn)可的認(rèn)證規(guī)定。

3 工藝認(rèn)可過程

3.1 相控陣檢測(cè)工藝規(guī)程的編寫

執(zhí)行無損檢測(cè)工作前，首先要根據(jù)被檢工件的檢測(cè)要求進(jìn)行無損工藝規(guī)程的編寫。無損檢測(cè)工藝是無損檢測(cè)作業(yè)的指導(dǎo)性文件，是某一無損檢測(cè)方法對(duì)某一產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)的程序性文件。無損檢測(cè)工藝規(guī)程實(shí)際上是對(duì)檢測(cè)方法和要求進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)定，以符合有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求。工藝詳細(xì)規(guī)定了檢測(cè)中的各個(gè)細(xì)節(jié)及參數(shù)。嚴(yán)格控制工藝參數(shù)及影響參數(shù)波動(dòng)的各種因素，保證檢測(cè)結(jié)果的再現(xiàn)性是檢測(cè)結(jié)果可靠性的評(píng)價(jià)依據(jù)。相控陣檢測(cè)工藝內(nèi)容主要包括：適用范圍、檢測(cè)比例、檢測(cè)時(shí)機(jī)、檢測(cè)材料及焊接工藝、人員要求、仿真設(shè)計(jì)、設(shè)備耗材需求、校準(zhǔn)試塊及校準(zhǔn)方法、檢測(cè)使用技術(shù)及參數(shù)、檢測(cè)步驟、數(shù)據(jù)評(píng)定、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、過程記錄和報(bào)告等。

人員的要求包括兩個(gè)方面，一方面要求持證上崗，另一方面要求能力展示。目前，國內(nèi)相控陣培訓(xùn)機(jī)構(gòu)很多，證書也各有不同，都主要是按照ISO 9712-2005《無損檢測(cè)人員的資格鑒定與認(rèn)證》，ASNT SNT-TC-1A《無損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證》和CCS(中國船級(jí)社)要求認(rèn)證的，培訓(xùn)機(jī)構(gòu)有SGS(通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司)、TUV NORD(德國技術(shù)監(jiān)督協(xié)會(huì))、CSWIP(焊接與檢驗(yàn)從業(yè)人員資格認(rèn)證)、中國無損檢測(cè)學(xué)會(huì)、中國船級(jí)社無損檢測(cè)人員資格認(rèn)證考試中心等。但人員資格證書并不與所使用的設(shè)備掛鉤，目前市場(chǎng)上國內(nèi)外相控陣檢測(cè)設(shè)備品牌很多。不同設(shè)備的操作方式甚至檢測(cè)理念不同，軟件(設(shè)備軟件，設(shè)置軟件，評(píng)定軟件)處理方式也不同，設(shè)備功能也具有多樣性，如DDF(動(dòng)態(tài)深度聚焦)、FMC(全矩陣捕捉)、TFM(全聚焦法)等。設(shè)備操作方法的千差萬別造成了特定的檢測(cè)設(shè)備操作困難，持證人員必須經(jīng)過所使用設(shè)備廠家的培訓(xùn)方可進(jìn)行檢測(cè)操作。所以各船級(jí)社一般都要求，即使是持證檢測(cè)人員，也需要證明其熟悉檢測(cè)設(shè)備的操作以及具有相應(yīng)的檢測(cè)經(jīng)歷。

相控陣超聲檢測(cè)探頭及楔塊種類有：線性探頭、面陣探頭、雙晶線陣探頭、雙晶面陣探頭、平楔塊、斜楔塊、凸面楔塊、凹面楔塊等，其設(shè)置具有靈活性與多樣性，在工藝規(guī)程中應(yīng)規(guī)定參數(shù)的取值或取值范圍。相比ISO標(biāo)準(zhǔn)和船級(jí)社規(guī)范，ASME規(guī)范的要求比較詳細(xì)。筆者以ASME規(guī)范為例，列舉了規(guī)程中所涉及的參數(shù)及要求。

在CCS規(guī)范和ABS(美國船級(jí)社)規(guī)范中都要求列出詳細(xì)的檢測(cè)步驟(見表1～4，表中“×”表示“是”)，以方便引導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員的操作。操作采集的數(shù)據(jù)應(yīng)包括設(shè)置文件及掃查的原始數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)的評(píng)估方法和驗(yàn)收準(zhǔn)則應(yīng)符合相關(guān)船級(jí)社規(guī)范的要求，以便各相關(guān)方人員進(jìn)行評(píng)定和審核。

3.2 預(yù)審核

相控陣檢測(cè)工藝規(guī)程準(zhǔn)備完成后，需遞交給相關(guān)方進(jìn)行審核。將工藝規(guī)程提交給審核方，同時(shí)需將擬參與項(xiàng)目的人員名單、資格證書、設(shè)備商培訓(xùn)證明、相控陣檢測(cè)工作經(jīng)歷、設(shè)備及耗材清單、設(shè)備校準(zhǔn)證書、耗材合格證書等內(nèi)容遞交給審核方進(jìn)行認(rèn)可。

經(jīng)過預(yù)審核，對(duì)審核方提出的意見及建議進(jìn)行修改或澄清，完成文件審核。

3.3 工藝仿真和現(xiàn)場(chǎng)演示

工藝仿真是利用計(jì)算機(jī)軟件來模擬波束在檢測(cè)區(qū)域的體積覆蓋情況的，在試塊驗(yàn)證前必須完成波束覆蓋仿真的驗(yàn)證工作，并將波束覆蓋仿真驗(yàn)證結(jié)果以報(bào)告形式提交認(rèn)可單位審核。工藝仿真報(bào)告的內(nèi)容應(yīng)包含：仿真軟件簡(jiǎn)介、探頭和楔塊的型號(hào)及參數(shù)、工藝設(shè)置參數(shù)，波束覆蓋結(jié)果等。

表1 手動(dòng)超聲波檢測(cè)工藝的要求

表2 使用線陣相控陣探頭進(jìn)行線性掃查的檢測(cè)工藝要求

表3 基于斷裂機(jī)理驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的超聲檢測(cè)程序要求

表4 中國船級(jí)社規(guī)范檢測(cè)工藝規(guī)程關(guān)鍵因素表

實(shí)物現(xiàn)場(chǎng)演示的目的包括兩方面，一方面是對(duì)整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性驗(yàn)證，另一方面是功能性驗(yàn)證。這兩種驗(yàn)證可以分別進(jìn)行，也可以結(jié)合進(jìn)行，所有的相關(guān)操作演示應(yīng)盡量放在一起。

可靠性驗(yàn)證是對(duì)整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，包括其檢出率，誤報(bào)率等，從而衡量檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)能力是否滿足要求，驗(yàn)證檢測(cè)人員的業(yè)務(wù)能力，判斷參與檢測(cè)的人員是否能夠獨(dú)立完成自己職責(zé)范圍內(nèi)的工作，驗(yàn)證系統(tǒng)的可再現(xiàn)性，即通過不同人員對(duì)相同試板的數(shù)據(jù)采集及處理工作，進(jìn)行設(shè)備比對(duì)及人員比對(duì)，以驗(yàn)證檢測(cè)的可再現(xiàn)性。以ASME規(guī)范為例，該工作稱為檢測(cè)系統(tǒng)鑒定，分為3個(gè)等級(jí)，即低級(jí)嚴(yán)格等級(jí)鑒定，中級(jí)嚴(yán)格等級(jí)鑒定和高級(jí)嚴(yán)格等級(jí)鑒定。鑒定主要包括技術(shù)論證材料以及操作演示。對(duì)于低級(jí)嚴(yán)格等級(jí)鑒定，僅需提供技術(shù)論證材料，無需操作演示。對(duì)于中級(jí)嚴(yán)格等級(jí)鑒定和高級(jí)嚴(yán)格等級(jí)鑒定，需提供技術(shù)論證材料并進(jìn)行操作演示。中級(jí)嚴(yán)格等級(jí)鑒定和高級(jí)嚴(yán)格等級(jí)鑒定對(duì)操作演示試塊及結(jié)果的要求是不同的。對(duì)于中級(jí)嚴(yán)格等級(jí)鑒定，試塊應(yīng)是按實(shí)際焊接工藝加工的焊縫試塊，其至少包含3種缺欠類型(表面開口型，埋藏型以及底面開口型)，缺欠長(zhǎng)度及高度亦有具體要求。應(yīng)委托有資質(zhì)的專業(yè)廠家制作試塊，并要求出具缺欠尺寸證明，80%的檢出率，20%的誤報(bào)率即滿足要求。對(duì)于高級(jí)嚴(yán)格等級(jí)鑒定，試塊應(yīng)與被檢結(jié)構(gòu)相一致，且應(yīng)有足夠的試塊及缺欠數(shù)量。缺欠的位置、尺寸等需協(xié)商確定。一般規(guī)定90%置信等級(jí)下95%的缺欠檢出率。一般按照ASME規(guī)范規(guī)定的中等嚴(yán)格等級(jí)的要求進(jìn)行鑒定，在此情況下，需設(shè)計(jì)演示試塊，包括試塊數(shù)量、規(guī)格、缺欠數(shù)量及缺欠尺寸等內(nèi)容。

規(guī)程現(xiàn)場(chǎng)演示應(yīng)邀請(qǐng)相關(guān)方、審核機(jī)構(gòu)、業(yè)主、第三方代表等。演示過程應(yīng)根據(jù)相控陣檢測(cè)工藝規(guī)程的步驟進(jìn)行，包含數(shù)據(jù)的分析和評(píng)定。檢測(cè)的結(jié)果應(yīng)與缺欠試塊的原始數(shù)據(jù)作比較，并符合中等嚴(yán)格等級(jí)的要求。

實(shí)物現(xiàn)場(chǎng)演示通常采用射線檢測(cè)技術(shù)與相控陣技術(shù)對(duì)同一驗(yàn)證試塊進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，必要時(shí)可選用常規(guī)超聲波、磁粉、滲透等檢測(cè)技術(shù)進(jìn)一步驗(yàn)證對(duì)比。需將試塊驗(yàn)證分析報(bào)告(包括驗(yàn)證試塊的射線檢測(cè)結(jié)果、相控陣的檢測(cè)結(jié)果與檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證結(jié)果)，提交認(rèn)可單位審核。試塊驗(yàn)證報(bào)告的內(nèi)容應(yīng)包含：試塊厚度、坡口形式、焊接工藝、檢測(cè)設(shè)備參數(shù)、檢測(cè)工藝參數(shù)、射線檢測(cè)與相控陣檢測(cè)的結(jié)果對(duì)比等。檢測(cè)結(jié)果對(duì)比的內(nèi)容應(yīng)包含：缺欠高度(僅針對(duì)相控陣檢測(cè)結(jié)果)、缺欠長(zhǎng)度、缺欠類型、缺欠位置等。相控陣檢測(cè)技術(shù)應(yīng)可檢出驗(yàn)證試塊中的全部缺欠，并且缺欠的測(cè)量長(zhǎng)度不小于缺欠實(shí)際長(zhǎng)度。

3.4 審核認(rèn)可

最后根據(jù)演示結(jié)果優(yōu)化并固定檢測(cè)參數(shù)，修改工藝規(guī)程相關(guān)部分。通過審核后，完成工藝認(rèn)可。

4 現(xiàn)場(chǎng)抽查

在項(xiàng)目檢測(cè)過程中，需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽查驗(yàn)證?？梢允褂蒙渚€或者常規(guī)超聲檢測(cè)技術(shù)與相控陣檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，按照約定的抽查方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽查。在現(xiàn)場(chǎng)抽查過程中，如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證結(jié)果符合率低于約定值，應(yīng)立即暫停使用認(rèn)可的檢測(cè)工藝規(guī)程并進(jìn)行整改。整改后由審核方審核，并決定是否恢復(fù)使用。當(dāng)發(fā)現(xiàn)重大問題時(shí)，審核方有權(quán)要求停止使用認(rèn)可的檢測(cè)工藝規(guī)程。

5 結(jié)語

相控陣檢測(cè)是一項(xiàng)新技術(shù)，各方接受新技術(shù)都有一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。相控陣檢測(cè)工藝認(rèn)可是相控陣應(yīng)用的必要手段。通過認(rèn)可過程，能讓相關(guān)方了解相控陣的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)相控陣的推廣極為有利。