(海洋石油工程股份有限公司，天 津 300452)

根據(jù)DNVGL(挪威船級(jí)社)和API(美國(guó)石油協(xié)會(huì))海底管道相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，應(yīng)用于海底管道環(huán)焊縫檢測(cè)的無(wú)損檢測(cè)方法，如全自動(dòng)超聲波檢測(cè)法(AUT)，衍射時(shí)差法(TOFD)，相控陣超聲檢測(cè)(PAUT)法等都要經(jīng)過(guò)評(píng)定，在確定其可靠性后才能投入工程中使用。在評(píng)定過(guò)程中，缺欠的真實(shí)特征，包括缺欠的類(lèi)型、位置、高度、深度、長(zhǎng)度等，需要從破壞性試驗(yàn)中獲得，考慮到缺欠制作的成本較高，周期較長(zhǎng)，每一個(gè)缺欠都有很高的價(jià)值。筆者在眾多海底管道環(huán)焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)評(píng)定破壞性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)試驗(yàn)的具體方法和步驟進(jìn)行了探討與研究，給出了具體的建議及實(shí)踐方法。

1 缺欠的選擇

進(jìn)行破壞性試驗(yàn)的缺欠應(yīng)符合無(wú)損檢測(cè)技術(shù)評(píng)定相關(guān)文件的要求，并與業(yè)主以及第三方機(jī)構(gòu)形成約定，文章針對(duì)缺欠的破壞性試驗(yàn)過(guò)程及技術(shù)要求進(jìn)行了討論。

2 缺欠的定位及標(biāo)記

缺欠的定位是非常關(guān)鍵的一環(huán)，原則上缺欠的定位和標(biāo)記應(yīng)位于缺欠特征信號(hào)最為顯著的位置。對(duì)于基于波幅法的超聲檢測(cè)技術(shù)，如AUT、PAUT等應(yīng)標(biāo)記缺欠信號(hào)最高波的位置，此時(shí)應(yīng)當(dāng)使用設(shè)備的A型顯示和移動(dòng)信號(hào)的發(fā)射及接收裝置來(lái)尋找最高波，如果缺欠信號(hào)飽和(超出屏幕顯示)，應(yīng)降低缺欠信號(hào)的波幅高度，低于滿屏顯示后尋找最高波，如有必要，重復(fù)上述步驟，直至最終確定缺欠的最高波位置，并永久性標(biāo)記該位置。對(duì)于基于非波幅法的檢測(cè)技術(shù)，如TOFD，應(yīng)當(dāng)標(biāo)記缺欠高度最大的位置(或者約定的位置)，如圖1中的D線(圖中，MS為宏觀刨面，JOX為試驗(yàn)件編號(hào)；X為缺陷編號(hào)；1，2，3為切片編號(hào)；US為上游；DS為下游)，為了跟蹤缺欠及切片，還應(yīng)標(biāo)記：掃查方向、試件的上游及下游(也可以根據(jù)技術(shù)及工藝的不同標(biāo)記不同的符號(hào))和缺欠的編號(hào)。

圖1 切片加工及標(biāo)記示意

3 缺欠的切片及標(biāo)記

缺欠的破壞性試驗(yàn)采用橫切面的方法。根據(jù)DNVGL-ST-F101 2017《海底管道系統(tǒng)》的要求，機(jī)加工的間隔是2 mm，3號(hào)切片的厚度為13 mm，1號(hào)及2號(hào)切片的厚度為2 mm。切片的步驟如下所述。

(1) 將試件加工成-50 mm(上游)～+50 mm(下游)的圓環(huán)。

(2) 按照?qǐng)D1的標(biāo)識(shí)，在-10 mm(A線)以及+15 mm(B線)的位置橫切，將缺欠所在的部分整體取出。

(3) 按照C，D，E的順序進(jìn)行切片。

(4) 使用永久性標(biāo)記手段在切片上標(biāo)記信息，標(biāo)記切片信息的一面應(yīng)該是與掃查方向一致的第一個(gè)切面，如1號(hào)切片C線所在的一面，2號(hào)切片標(biāo)記在D線所在的一面，信息至少要包含如下內(nèi)容：① 焊縫編號(hào)；② 缺欠編號(hào)；③ 切片編號(hào)；④ 上下游(或其他要求的用于辨別缺欠位置的信息)；⑤ 掃查方向。

4 切片的處理

切片完成后，不能分辨出焊縫及熱影響區(qū)等，需要進(jìn)一步加工，主要包括拋光及酸蝕。拋光可以使用機(jī)械或者手動(dòng)拋光，達(dá)到800 目的拋光級(jí)別，然后使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的硝酸酒精對(duì)標(biāo)記的切片面進(jìn)行酸蝕，酸蝕完成后應(yīng)馬上除去多余的硝酸酒精并進(jìn)行干燥，此時(shí)焊縫部分、熱影響區(qū)、缺欠、母材等應(yīng)清晰可見(jiàn)，切片成品及測(cè)量方法示例如圖2所示。

圖2 切片成品及測(cè)量方法示例

5 缺欠的測(cè)量及報(bào)告

切片制作完成后，缺欠測(cè)量前應(yīng)使用照片記錄，照片的放大倍數(shù)為5～10倍，照片記錄時(shí)應(yīng)使用標(biāo)尺標(biāo)記缺欠，以便后續(xù)的缺欠測(cè)量。缺欠測(cè)量時(shí)應(yīng)注意，缺欠深度測(cè)量的下基準(zhǔn)線應(yīng)當(dāng)以缺欠的上部為參考，由于管子的橢圓度等問(wèn)題造成的焊縫兩側(cè)母材垂直高度差異是普遍存在的，所以上基準(zhǔn)線應(yīng)當(dāng)以缺欠所在位置(上游/下游)的管外表面為參考，即，上游(下游)的缺欠深度測(cè)量以上游(下游)管外表面為上基準(zhǔn)線。缺欠測(cè)量方法示例如圖3所示，在切片1中缺欠的深度應(yīng)為D1=8 mm。

圖3 缺欠測(cè)量方法示例

測(cè)量缺欠的高度時(shí)，應(yīng)測(cè)量缺欠各個(gè)切片顯示的最高點(diǎn)及最低點(diǎn)，以顯示的高度最大的切片作為確定缺欠高度的切片，切片1的最高點(diǎn)及最低點(diǎn)分別為D1=8 mm，D2=10 mm，高度H1=2 mm，切片2的最高點(diǎn)及最低點(diǎn)分別為D3=7.5 mm，D4=9 mm，高度H2=1.5 mm，所以應(yīng)當(dāng)以切片1顯示的高度作為缺欠的高度H=H1=2 mm。

6 切片的保存

每一個(gè)處理完的切片應(yīng)用機(jī)油等輕油脂進(jìn)行防腐處理，并封裝保存。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著仿真軟件的發(fā)展，以及數(shù)據(jù)建模分析及方法的不斷完善，海底管道無(wú)損檢測(cè)技術(shù)評(píng)定缺欠特征已經(jīng)可以從類(lèi)似的模型間接轉(zhuǎn)換獲得，或者完全使用模擬軟件模擬獲得。雖然破壞性試驗(yàn)過(guò)程復(fù)雜，成本較高，但仍然是海底管道無(wú)損檢測(cè)技術(shù)評(píng)定獲得缺欠真實(shí)特征最直接、最可靠的方法。所闡述的破壞性試驗(yàn)方法具有較強(qiáng)的可操作性及可靠性，在一系列的海底管線項(xiàng)目得到了驗(yàn)證，為類(lèi)似的項(xiàng)目提供了借鑒。