裴 彪，趙明達(dá)，李 洋

(海洋石油工程股份有限公司工程技術(shù)服務(wù)公司, 天津 300452)

油田原油的含硫量高、腐蝕性強(qiáng)，為了提高輸送該原油海底管道的使用壽命，耐腐蝕合金復(fù)合材料(CRA)海底管道得到了較多的應(yīng)用。CRA復(fù)合材料海底管道通常通過機(jī)械或冶金復(fù)合的方式在API 5L X65的碳鋼海管內(nèi)部復(fù)合3 mm厚的625不銹鋼。

為了保證該復(fù)合材料海底管道環(huán)焊縫的焊接質(zhì)量，目前國內(nèi)外通常采用全自動超聲波檢測技術(shù)(AUT)進(jìn)行檢測。但由于CRA復(fù)合材料規(guī)格的差異，相關(guān)AUT檢測工藝[1]需要進(jìn)行項目驗證，以確保該檢測工藝滿足項目要求。

文章以管徑為508 mm，壁厚為31.6 mm的CRA復(fù)合材料海管為例，闡述了AUT項目驗證的方法。

1 項目驗證準(zhǔn)備

海底管道管徑為508 mm, 壁厚為31.6 mm，焊縫坡口如圖1所示。

圖1 CRA焊縫坡口示意

根據(jù)坡口參數(shù)，設(shè)計并加工了AUT校準(zhǔn)試塊，是基于項目管料和焊接工藝，按照標(biāo)準(zhǔn)DNV-OS-F101(2013)《海底管線系統(tǒng)》 要求進(jìn)行設(shè)計的。表1為AUT校準(zhǔn)試塊的反射體參數(shù)，圖2為AUT校準(zhǔn)試塊反射體布置示意。在試塊上校準(zhǔn)AUT檢測系統(tǒng)，校準(zhǔn)結(jié)果如圖3所示。

表1 AUT試塊反射體參數(shù)

圖2 AUT校準(zhǔn)試塊反射體布置示意

圖3 AUT檢測系統(tǒng)校準(zhǔn)結(jié)果

2 項目驗證試驗

2.1 人工缺陷的設(shè)計加工

根據(jù)AUT項目驗證要求，制作了3個管徑為508 mm、壁厚為31.6 mm帶有焊接缺陷的CRA復(fù)合材料海底管道，并在焊縫的各個分區(qū)(根部區(qū)域、熱焊區(qū)域、填充區(qū)域、蓋面區(qū)域等)加工了共計29個人工缺陷，缺陷類型包括未焊透、側(cè)壁未熔合、層間未熔合和密集氣孔等。缺陷分布及數(shù)量如表2所示。

表2 人工缺陷分布及數(shù)量

2.2 AUT掃查試驗

人工缺陷焊縫加工完成后，使用完成校準(zhǔn)的AUT系統(tǒng)對3條人工缺陷焊縫分別進(jìn)行掃查，單條焊縫掃查的結(jié)果如圖4所示。

圖4 單條焊縫的AUT掃查結(jié)果

對用AUT掃查得到的3條人工缺陷焊縫的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[2]。數(shù)據(jù)如表3所示?？梢?，在編號為W01,W02,W03的3條人工缺陷焊縫加工29個人工缺陷，AUT檢測工藝將其全部檢出。

表3 AUT檢出數(shù)據(jù)

2.3 附加RT驗證試驗

對3條人工缺陷焊縫一一進(jìn)行RT(射線)檢測，確保RT檢測0點和方向與AUT檢測0點和方向保持一致。并對RT底片進(jìn)行數(shù)據(jù)評定。

RT檢測數(shù)據(jù)如表4所示。在編號為W01,W02,W03的3條人工缺陷焊縫的根部、熱焊、填充和蓋面區(qū)域分別加工了29個人工缺陷。由表4可知，常規(guī)RT檢測工藝將29個人工缺陷全部檢出。

表4 RT檢測數(shù)據(jù)

2.4 宏觀切片驗證試驗

對編號為W01,W02,W03的3條人工缺陷焊縫中的29個人工缺陷進(jìn)行宏觀切片[3]，宏觀切片如圖5所示。

圖5 缺陷宏觀切片檢驗結(jié)果

3 數(shù)據(jù)對比分析

將AUT掃查數(shù)據(jù)與宏觀切片數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，相關(guān)數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 AUT與宏觀切片數(shù)據(jù)對比分析

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DNV-OS-F101(2013)要求，體積型缺陷無需對缺陷高度進(jìn)行定量。

各缺陷AUT評定的高度與宏觀切片評定的高度分布如圖6所示。

由表5和圖6可知，AUT評定的缺陷高度與宏觀切片評定的缺陷高度，最小差值為0，最大差值為-0.9 mm，差值均小于±1 mm。

圖6 AUT與宏觀切片檢測高度差值分布

4 結(jié)語

文章以管徑為508 mm，壁厚為31.6 mm的CRA的復(fù)合材料海底管道為例，詳細(xì)描述了AUT檢測的項目驗證過程以及數(shù)據(jù)分析方法，通過對比分析29個人工缺陷AUT評定的高度與宏觀切片測量所得的高度，得到該AUT工藝滿足項目驗證中缺陷高度偏差小于±1 mm的要求的結(jié)論，能應(yīng)用于該規(guī)格的海底管道環(huán)焊縫的檢測。