陳蘭亮 宋志剛 李 勇 韓 濤

山東泰思特檢測(cè)有限公司 山東 淄博 255438

隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)檢測(cè)效率和可靠性要求的不斷提高，尤其是國(guó)家對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和公共安全日益重視，要求超聲檢測(cè)更加快速可靠，缺陷的顯示更加直觀，對(duì)缺陷的描述更加準(zhǔn)確。原有的以A 型顯示手工操作為主的A 型脈沖反射法超聲檢測(cè)難以滿足新的需求，因而逐漸發(fā)展出基于掃查裝置和位置編碼器的B、C 或D 型超聲成像檢測(cè)技術(shù)，以及衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)技術(shù)（TOFD）和相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)等。其中，相控陣超聲檢測(cè)因靈活的聲束組合和快速成像性能得到了越來(lái)越多的關(guān)注，成為超聲檢測(cè)領(lǐng)域的新熱點(diǎn)，并且在各行各業(yè)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用。目前，相控陣超聲檢測(cè)在天然氣長(zhǎng)輸管線中也得到了廣泛應(yīng)用。

在石油天然氣長(zhǎng)輸管線的相控陣檢測(cè)中，檢測(cè)人員經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)螺旋焊縫位置的耦合監(jiān)控耦合不良，導(dǎo)致評(píng)定人員對(duì)此處焊縫的相控陣圖譜無(wú)法評(píng)定，這將導(dǎo)致焊縫漏檢。為此，制作兩塊模擬試塊，在同等條件下進(jìn)行相控陣檢測(cè)，對(duì)人工缺陷的檢出進(jìn)行對(duì)比。

1 模擬試塊的制作

制作兩個(gè)帶有焊縫的模擬試塊，兩個(gè)試塊母材都帶有螺旋焊縫，具體尺寸如下：

1 號(hào)模擬試塊管徑規(guī)格為1016mm×17.5mm，寬度300mm、長(zhǎng)度500mm；內(nèi)表面母材焊縫打磨至平滑（圖1）。在焊縫兩側(cè)熱影響區(qū)內(nèi)順著焊縫方向各開槽深度1mm、寬度1mm、長(zhǎng)度100mm 的缺陷，缺陷編號(hào)為1、2、3、4；缺陷距離焊縫熔合線位置5mm。

圖1 1 號(hào)模擬試塊示意圖

2 號(hào)模擬試塊規(guī)格為1016mm×17.5mm，寬度300mm、長(zhǎng)度500mm；內(nèi)表面母材焊縫打磨至平滑，內(nèi)表面母材焊縫未打磨（圖2）。在焊縫兩側(cè)熱影響區(qū)內(nèi)順著焊縫方向各開槽深度1mm、寬度1mm、長(zhǎng)度100mm 的缺陷，缺陷編號(hào)為①②③④；缺陷距離焊縫熔合線位置5mm。

圖2 2 號(hào)模擬試塊示意圖

2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

《石油天然氣鋼質(zhì)管道無(wú)損檢測(cè)》SY/ T 4109- 2020標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定SPA- B 標(biāo)準(zhǔn)試塊調(diào)節(jié)相控陣設(shè)備，使用探頭規(guī)格為5.0- L32- 0.5- 10。設(shè)備調(diào)校時(shí)，保證焊縫達(dá)到兩次掃描覆蓋。

分別對(duì)1、2 號(hào)模擬試塊進(jìn)行相控陣檢測(cè)，掃描圖譜分別見圖3、圖4。由圖3 可見，1 號(hào)模擬試塊1、2、3、4 處，缺陷長(zhǎng)度顯示、缺陷位置顯示均與實(shí)際開槽一致。由圖4 可見，2 號(hào)模擬試塊編號(hào)③、④處缺陷長(zhǎng)度顯示大體與實(shí)際開槽一致，而①、②缺陷在丁字縫位置無(wú)法顯示。

圖3 1 號(hào)模擬試塊相控陣圖譜

圖4 2 號(hào)模擬試塊相控陣圖譜

通過(guò)上述1、2 號(hào)模擬試塊兩幅圖譜對(duì)比發(fā)現(xiàn)，2 號(hào)模擬試塊內(nèi)表面母材焊縫未打磨位置的耦合監(jiān)控表現(xiàn)為耦合不良，同時(shí)在丁字縫位置焊縫兩側(cè)模擬缺陷無(wú)法檢出。而1 號(hào)模擬試塊內(nèi)表面母材焊縫經(jīng)打磨后，相控陣圖譜耦合良好，且模擬缺陷能夠檢出。

3 缺陷漏檢原理分析

通過(guò)以上對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)合相控陣相關(guān)知識(shí)及理論，對(duì)發(fā)生缺陷漏檢情況進(jìn)行分析：相控陣檢測(cè)時(shí)，超聲波在丁字焊縫處二次波回波方式如圖5 所示，因母材丁字焊縫的余高未打磨平滑，超聲波在余高位置產(chǎn)生了散射，導(dǎo)致二次波無(wú)法按照正常路徑進(jìn)行檢測(cè)。

圖5 母材余高未打磨回波路徑

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在石油天然氣長(zhǎng)輸管線的相控陣檢測(cè)中，如未將管材丁字縫位置焊縫兩側(cè)的丁字縫余高磨平，則會(huì)影響相控陣檢測(cè)的缺陷檢出，造成對(duì)接焊縫漏檢。針對(duì)上述情況，建議在天然氣長(zhǎng)輸管線焊接對(duì)口前，必須將管材丁字縫位置內(nèi)外表面全部打磨平滑，打磨寬度必須滿足SY/ T 4109- 2020 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的探頭移動(dòng)區(qū)，并且應(yīng)與管道曲率半徑一致。這樣，在丁字焊縫位置發(fā)現(xiàn)的缺陷和定位準(zhǔn)確，可保證整個(gè)焊縫的相控陣檢測(cè)無(wú)漏檢。