王雪臣 武丁 張釗 張洪飛

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1 TOFD 技術(shù)的特點(diǎn)

TOFD 是一種依靠從待檢試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)（主要是指缺陷）的“端角”和“端點(diǎn)”處得到的衍射能量來檢測(cè)缺陷的方法，用于缺陷的檢測(cè)、定量和定位。該技術(shù)利用缺陷端點(diǎn)的衍射波信號(hào)探測(cè)和測(cè)量缺陷處的焊縫質(zhì)量[1]，具有檢測(cè)能力強(qiáng)、定量精度高的優(yōu)點(diǎn)，且有直角坐標(biāo)、焊縫縱斷面和橫斷面顯示三種記錄方式，TOFD 檢測(cè)原理如圖1 所示。

圖1 TOFD 技術(shù)檢測(cè)原理示意圖

2 TOFD 技術(shù)存在問題及分析

在調(diào)研國(guó)內(nèi)外TOFD 技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，結(jié)合前期海底管線TOFD 技術(shù)檢測(cè)開展情況，分析海底管線應(yīng)用中存在的影響檢測(cè)效率和質(zhì)量的問題，研究設(shè)計(jì)新型掃查器解決手動(dòng)推掃帶來圖像數(shù)據(jù)易丟失，檢測(cè)效率低等問題。通過自然試件的制定分析TOFD 技術(shù)與射線檢測(cè)技術(shù)的區(qū)別，開發(fā)新型TOFD 技術(shù)結(jié)合脈沖回波法（PE）的檢測(cè)方案，在實(shí)際應(yīng)用中消除盲區(qū)影響。最后針對(duì)于不同類型管徑制定技術(shù)解決方案并推廣實(shí)施。

2.1 TOFD 技術(shù)具體應(yīng)用中存在的問題

在樁西平臺(tái)之間鋪設(shè)的幾條海底管線焊縫檢測(cè)中應(yīng)用了TOFD技術(shù)，手動(dòng)掃查，手動(dòng)噴涂耦合劑，至少需要三人操作。應(yīng)用TOFD 技術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)存在上下表面盲區(qū)時(shí)，輔助采取常規(guī)超聲和磁粉檢測(cè)，防止上表面缺陷漏檢。該檢測(cè)方案效率非常低，往往需要重復(fù)檢測(cè)3-5 次，時(shí)間為20-30min。該技術(shù)在應(yīng)用中主要存在以下問題：

①TOFD 檢測(cè)結(jié)合超聲波和磁粉，需要多次掃查焊縫，時(shí)間長(zhǎng)、效率低。②推動(dòng)掃查器時(shí)用力不均衡、常抖動(dòng)，影響掃查精度，數(shù)據(jù)扭曲失真，甚至掃查失敗。③手動(dòng)添加耦合劑，探頭和管壁之間的耦合層不均勻，影響檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠性。④手動(dòng)掃查時(shí)需要更多的檢測(cè)人員，對(duì)于大管徑，長(zhǎng)時(shí)間操作易產(chǎn)生疲勞，用力更加不均勻，費(fèi)時(shí)費(fèi)力[2]。

2.2 TOFD 技術(shù)消除盲區(qū)影響的解決方案

為了解決TOFD 技術(shù)在檢測(cè)過程中上下表面存在盲區(qū)的技術(shù)問題，以及解決附加常規(guī)超聲和磁粉帶來的反復(fù)掃查焊縫，以致費(fèi)時(shí)費(fèi)力，嚴(yán)重影響檢測(cè)效率的問題，研究分析了國(guó)內(nèi)外TOFD 技術(shù)解決盲區(qū)的多種檢測(cè)方案特性見表1 所列。根據(jù)以上分析研究，結(jié)合海底管線具體應(yīng)用環(huán)境，采用TOFD 技術(shù)結(jié)合PE 檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)方案，對(duì)表面盲區(qū)采用PE 技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充檢測(cè)，采用TOFD 技術(shù)檢測(cè)焊縫，各采用2 只普通橫波斜探頭分別掃查上下表面，探頭按照非平行掃查記錄全過程信號(hào)，對(duì)盲區(qū)內(nèi)的缺陷檢出比較有效，一次掃查可以實(shí)現(xiàn)焊縫100%全覆蓋，解決了上下表面盲區(qū)和反復(fù)掃查費(fèi)時(shí)費(fèi)力等問題，適合海底管線焊縫檢測(cè)。

表1 TOFD 技術(shù)檢測(cè)方案對(duì)比

2.3 消除手動(dòng)掃查及耦合影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的解決方案

為了解決手動(dòng)數(shù)據(jù)掃查用力不均、易疲勞，手動(dòng)耦合水層不均勻等帶來數(shù)據(jù)不穩(wěn)定等問題，設(shè)計(jì)開發(fā)了自動(dòng)鏈?zhǔn)綊卟橄到y(tǒng)和自動(dòng)供水耦合系統(tǒng)。自動(dòng)鏈?zhǔn)綊卟橄到y(tǒng)采用高性能鋰電池供電，手持遙控自動(dòng)穩(wěn)定、高精度爬行，鏈結(jié)式結(jié)構(gòu)使掃查機(jī)構(gòu)輕松適用于管徑為15．9-101．6cm 的管道。自動(dòng)供水耦合系統(tǒng)采用通過增加供水線路、楔塊開孔，自動(dòng)添加耦合劑，且壓力及水層厚度均勻，有效保證了檢測(cè)數(shù)據(jù)的精確、可靠、有效性[3]。

3 結(jié)語

該項(xiàng)目在充分研究國(guó)內(nèi)外TOFD 技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，采用TOFD 結(jié)合PE 的技術(shù)，解決了TOFD 檢測(cè)時(shí)上下表面盲區(qū)漏檢問題，同時(shí)為了提高數(shù)據(jù)掃查的穩(wěn)定性、可靠性和高效性，開發(fā)了一套自動(dòng)鏈?zhǔn)綊卟橄到y(tǒng)和耦合供水系統(tǒng)，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了檢測(cè)效率。