陳 劍

（大慶油田工程建設(shè)有限公司培訓(xùn)中心，黑龍江 大慶 163712）

0 引言

油氣長輸管道工程焊接檢測施工中，全自動超聲波檢測技術(shù)（AUT）已成為焊接質(zhì)量的主要檢測方法，具有檢測高效、準確、焊縫缺欠檢出率高等技術(shù)優(yōu)點。AUT檢測評定技術(shù)是工程檢測質(zhì)量控制的重點，主要是對焊縫缺欠進行定性、定量和定位等分析。通過開展AUT檢測評定技術(shù)研究，優(yōu)化評定工藝技術(shù)，提高焊縫AUT檢測評定質(zhì)量，為油氣長輸管道工程的焊縫質(zhì)量檢測提供技術(shù)支持。

1 AUT評定技術(shù)

1.1 焊縫缺欠定性

AUT檢測對缺欠的顯示采用帶狀圖譜（A掃描）、體積型通道圖譜（B掃描）和TOFD通道圖譜三種顯示方式（如圖1所示）。帶狀圖設(shè)置有時間門和波幅門，時間門是確定顯示信號的位置，波幅門是確定顯示信號的幅度，在帶狀圖中根據(jù)A掃描波形出現(xiàn)在閘門內(nèi)的不同位置來確定缺欠在焊縫中的位置。體積型通道就是采用B掃描進行檢測的通道，可以顯示出被檢工件焊縫截面方向上的缺欠分布情況。TOFD通道除了盲區(qū)外其它位置的缺欠顯示非常直觀，對缺欠可以準確定量和定位。在檢測評定過程中只有結(jié)合三種顯示方式的通道圖譜才能準確焊縫評定缺欠性質(zhì)。

圖1 管道焊縫AUT掃查圖

1.1.1 坡口未熔合

焊縫坡口未熔合缺欠位于焊縫坡口附近的熱影響區(qū)和熔合區(qū)位置，一般在AUT掃查圖中的A掃描通道、體積通道和TOFD通道中均有缺欠成像顯示（除TOFD盲區(qū)外），其中A掃描通道中的缺欠回波波幅較高，缺欠門位在坡口位置，同時在TOFD通道和體積通道中的缺欠成像一般為較細的線狀影像特征。

1.1.2 層間未熔合

焊縫層間未熔合缺欠一般在AUT掃查圖中的體積通道和TOFD通道中會有成像顯示（TOFD盲區(qū)除外），由于A掃描通道中檢測波束和未熔合缺欠夾角的原因，A掃描通道中的缺欠回波波幅顯示可能較低或無缺欠回波，并且缺欠的門位不固定，在TOFD通道和體積通道中一般顯示為線狀影像特征。

1.1.3 未焊透

焊縫未焊透缺欠位于焊縫的根部或鈍邊區(qū)，在掃查圖A掃描通道的鈍邊和根部區(qū)會有缺欠回波影像，回波波幅可能較低或較高，鈍邊區(qū)的未焊透缺欠可能在上下游的鈍邊區(qū)通道對稱顯示。根部體積通道可能會有成像顯示，這主要和根部體積通道的檢測角度有關(guān)。TOFD通道可能會有成像顯示，這主要取決于TOFD檢測下表面盲區(qū)的大小，在TOFD通道和體積通道中的缺欠成像一般顯示為線狀影像 特征。

1.1.4 裂紋

由于焊縫裂紋缺欠形狀多樣化的原因，在AUT掃查圖中的成像特征不太明顯。A掃描通道中可能會有缺欠回波顯示，回波波幅可能較低或較高，這主要取決于A掃描的檢測角度和裂紋的方向。在體積通道和TOFD通道中一般有缺欠成像顯示。由于裂紋缺欠形狀多樣不規(guī)則的原因，體積通道的裂紋缺欠成像特征一般有一定寬度且形狀不規(guī)則。TOFD通道的缺欠成像特征一般為不規(guī)則的曲線狀顯示，一般近表面的裂紋缺陷在TOFD通道的直通波是斷開的。

1.1.5 分散型體積缺欠

在AUT掃查圖中的成像特征比較明顯。A掃描通道中的缺欠回波波幅較低或無回波顯示。體積通道和TOFD通道中一般會有缺欠成像顯示（TOFD盲區(qū)除外），TOFD通道的缺欠成像為有一定弧度的細線狀，體積通道的缺欠成像為有一定寬度的橢圓 形狀。

1.1.6 密集型體積缺欠

密集型體積缺欠在AUT掃查圖中有一定的成像特征。一般A掃描通道中的缺欠回波波幅較低或無回波顯示，體積通道和TOFD通道中一般會有缺欠成像顯示（TOFD盲區(qū)除外），體積通道中缺欠成像為具有一定寬度分層的點線鏈狀圖像，TOFD通道中缺欠成像為有一定高度的點線鏈狀圖像。

1.1.7 內(nèi)凹

焊縫內(nèi)凹缺欠位于焊縫的根部，在掃查圖A掃描通道的根部和鈍邊區(qū)一般會有缺欠回波顯示，缺欠回波波幅可能較低或較高，這主要取決于根部和鈍邊分區(qū)的A掃描檢測角度。根部體積通道一般無明顯缺欠成像顯示。TOFD通道可能會有成像顯示（TOFD盲區(qū)除外），這主要取決于TOFD下表面盲區(qū)的大小，在TOFD通道中一般成像為有一定弧度的凹線狀影像。

1.2 焊縫缺欠定量

1.2.1 焊縫缺欠長度測定

一般采用測長法來確定缺欠的長度。測長法是根據(jù)缺欠的波高與探頭移動距離來確定缺欠的尺寸。AUT系統(tǒng)測量缺欠長度是通過測量指針和參考指針來完成的，若認定某個顯示為缺欠，將參考指針和測量指針分別移動到缺欠的起、止點，便可從系統(tǒng)軟件的Delta數(shù)據(jù)框中直接讀出兩標尺之間的距離，從Accumulative數(shù)據(jù)框中直接讀出兩標尺間超過評價波幅缺欠的累計長度。

1.2.2 焊縫缺欠高度測定

目前，AUT技術(shù)采用分區(qū)法和TOFD法測量焊縫缺欠高度。

（1）分區(qū)測量技術(shù)

分區(qū)法測量焊縫缺欠的自身高度就是根據(jù)焊縫分區(qū)表，通過焊縫缺欠在AUT帶狀圖中所占的分區(qū)個數(shù)和分區(qū)高度來計算缺欠的高度。分區(qū)法實用、直觀、容易掌握，但是誤差較大。要想減少分區(qū)法產(chǎn)生的誤差，就得增加分區(qū)數(shù)，分區(qū)越細，測量缺欠的自身高度越準確，但系統(tǒng)調(diào)試困難，給檢測工作增加難度，因此說分區(qū)法要根據(jù)具體情況而定；

（2）TOFD測量技術(shù)

和分區(qū)法相比，除了盲區(qū)以外TOFD技術(shù)測量缺欠自身高度還是很精確的。采用該技術(shù)應(yīng)先校準TOFD通道的焊縫厚度。TOFD校準完后，將參考指針和測量指針分別放在缺欠上下兩個端點反射波相鄰的波峰和波谷邊緣上，就可以應(yīng)用TOFD通道直接測得缺欠的自身高度；

根據(jù)檢測標準[1]，在TOFD通道中能分辨出缺欠的上、下端點衍射信號的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用TOFD技術(shù)測量缺欠的高度。當在TOFD通道中不能分辨出缺欠的上、下端點衍射信號的情況下，可以通過分區(qū)法結(jié)合AUT校準圖中各通道的基準靈敏度和缺欠回波波幅值計算缺欠的高度。

1.3 焊縫缺欠定位

（1）缺欠圓周位置的測定

全自動超聲波檢測系統(tǒng)的編碼器記錄從掃查起點到終點的距離，可以直接從AUT掃查圖中編碼器記錄的位置直接讀出該缺欠的焊縫圓周方向位置；

（2）缺欠深度位置的測定

全自動超聲波檢測系統(tǒng)測量缺欠深度有兩種方法，一種是分區(qū)法，另一種是TOFD測量法。由于全自動超聲波檢測采用分區(qū)掃查法，將焊縫沿厚度方向分成若干個分區(qū)，每個分區(qū)有一定的高度。分區(qū)法根據(jù)焊縫分區(qū)表，通過焊縫缺欠所在的分區(qū)查表得出缺欠在焊縫中的深度位置，該方法具有一定的誤差。TOFD技術(shù)除了不能測量盲區(qū)內(nèi)的缺欠深度外，對其他位置的缺欠都能準確的測量其深度，且測量精度相對高。

根據(jù)檢測標準[1]，在工程檢測中TOFD盲區(qū)外應(yīng)優(yōu)先選用TOFD方法測量焊縫缺欠的深度，在TOFD盲區(qū)的缺欠可以采用分區(qū)法計算缺欠深度。

2 工程應(yīng)用情況及結(jié)論

優(yōu)化后的AUT檢測評定技術(shù)應(yīng)用在油氣長輸管道工程檢測施工中，提高了AUT檢測的定性、定量和定位準確性，檢測評定準確率達到100%，保證了工程檢測質(zhì)量。