蔣慶梅，張小強(qiáng)，周廣言2，余志峰

(1.中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司，廊坊 065000；2.中國(guó)石油天然氣管道科學(xué)研究院有限公司，廊坊 065000)

中俄東線天然氣管道工程黑河-長(zhǎng)嶺段包括：黑河-長(zhǎng)嶺段干線管道(含黑河首站、長(zhǎng)嶺分輸站)、長(zhǎng)嶺-長(zhǎng)春支線、明水-哈爾濱支線、大慶-哈爾濱支線(大慶-雙合)。干線線路全長(zhǎng)約715 km，管徑為1 422 mm，材料為X80M鋼，設(shè)計(jì)壓力為12 MPa，設(shè)計(jì)運(yùn)輸量為3.8×1010m3·a-1，管道經(jīng)過松嫩平原中東部及西南部，地貌以平原為主，五大連池以北有局部丘陵、緩丘。考慮到干線管道管徑大，沿線地形相對(duì)平坦，主線路焊接以全自動(dòng)焊接方式為主[1]。

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 50251—2015 《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB 50369—2014 《油氣長(zhǎng)輸管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定，管道采用全自動(dòng)焊時(shí)，宜采用全自動(dòng)超聲波檢測(cè)(AUT，Automated Ultrasonic Testing)，檢測(cè)比例應(yīng)為100%，并應(yīng)進(jìn)行射線檢測(cè)(RT，Radiographic Testing)復(fù)檢，但沒有明確射線復(fù)檢的比例要求，需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步確定。此外，中俄東線黑河-長(zhǎng)嶺段連頭和返修焊縫需要進(jìn)行100%射線檢測(cè)和100%手動(dòng)超聲(UT，Ultrasonic Testing)檢測(cè)，但是手動(dòng)超聲檢測(cè)速度慢、精度低、無法進(jìn)行數(shù)字化存儲(chǔ)[2]，因此有必要研究新的可替代的檢測(cè)方式。同時(shí)，隨著焊接流水化作業(yè)的要求，對(duì)于不等壁厚對(duì)接環(huán)焊縫，采用全自動(dòng)焊接成為可能，能否采用AUT以及若不能實(shí)現(xiàn)AUT，有沒有可替代的、高效的檢測(cè)方法也需要研究。

針對(duì)上述問題，結(jié)合中俄東線黑河-長(zhǎng)嶺段干線管道的實(shí)際情況進(jìn)行研究和分析，以期推薦出適合于工程的合理檢測(cè)方法及驗(yàn)收準(zhǔn)則。

1 一般段環(huán)焊縫的無損檢測(cè)

對(duì)于采用全自動(dòng)焊焊接的一般線路段環(huán)焊縫，按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，需要進(jìn)行射線復(fù)檢，但復(fù)檢比例在標(biāo)準(zhǔn)中未明確，為此，對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)及典型工程做法，最終給出了建議。

1.1 國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)要求

1.1.1 環(huán)焊縫檢測(cè)方法及比例

為了掌握國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)不同方法焊接的環(huán)焊縫的無損檢測(cè)要求，收集了中國(guó)、俄羅斯、美國(guó)、加拿大、歐洲(英國(guó))、澳大利亞和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)等共計(jì)31項(xiàng)，對(duì)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行了對(duì)比分析，找出異同點(diǎn)，為合理確定中俄東線天然氣管道工程無損檢測(cè)方法及驗(yàn)收準(zhǔn)則提供借鑒。

通過對(duì)比分析各個(gè)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)對(duì)于采用全自動(dòng)焊焊接的一般段環(huán)焊縫，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB 50369-2014要求宜進(jìn)行100%AUT，并應(yīng)進(jìn)行RT復(fù)檢，RT復(fù)檢僅對(duì)AUT工藝的執(zhí)行情況進(jìn)行了判定，焊縫是否合格需按照GB/T 50818-2013《石油天然氣管道工程全自動(dòng)超聲波檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》的要求進(jìn)行判定。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可以采用100%AUT，并經(jīng)協(xié)議批準(zhǔn)后，可略去后續(xù)的RT復(fù)檢。美國(guó)、加拿大、歐洲(英國(guó))、澳大利亞和ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)均沒有專門針對(duì)自動(dòng)焊環(huán)焊縫檢測(cè)方法的規(guī)定。

綜合來看，對(duì)于全自動(dòng)焊環(huán)焊縫的無損檢測(cè)方法和比例，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求是最嚴(yán)格的。

1.1.2 環(huán)焊縫檢測(cè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定RT驗(yàn)收[3]執(zhí)行SY/T 4109-2013《石油天然氣鋼質(zhì)管道無損檢測(cè)》，該標(biāo)準(zhǔn)基于美國(guó)API 1104-2008《管道和相關(guān)設(shè)施的焊接》編制而成，AUT驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB/T 50818-2013，該標(biāo)準(zhǔn)基于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、ASTM E1961《通過使用帶聚焦式探測(cè)裝置的帶狀鑒別法對(duì)環(huán)形焊縫進(jìn)行機(jī)械化超聲波檢查的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程》和NB/T 47013.10-2010《承壓設(shè)備無損檢測(cè) 第10部分：衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)》編制而成。由于AUT對(duì)線型缺陷，尤其是未熔合比較敏感，而RT則對(duì)體積型缺陷敏感，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)除了均不允許存在裂紋和外表面未熔合之外，其余缺陷的驗(yàn)收指標(biāo)差別很大，具體詳見表1。

表1 國(guó)內(nèi)AUT與RT驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)部分關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)比

俄羅斯無損檢測(cè)驗(yàn)收?qǐng)?zhí)行俄羅斯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)СП 86.13330-2014《干線管道施工和驗(yàn)收規(guī)程》和俄羅斯天然氣工業(yè)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)СТО Газпром 2-2.4-083-2006《工藝和干線輸氣管道施工和維修條件下無損檢測(cè)方法 檢查焊縫質(zhì)量的規(guī)程》，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于驗(yàn)收指標(biāo)的規(guī)定相同，并且從СТО Газпром 2-2.4-083-2006可以看出，RT與AUT的驗(yàn)收指標(biāo)要求一致。СТО Газпром 2-2.4-083-2006針對(duì)天然氣管道環(huán)焊縫給出了A、B、C 3個(gè)質(zhì)量等級(jí)，每個(gè)質(zhì)量等級(jí)對(duì)應(yīng)的缺陷允許尺寸不同，其中A級(jí)為最嚴(yán)格級(jí)別，B級(jí)次之，C級(jí)最次。B級(jí)管道環(huán)焊縫質(zhì)量驗(yàn)收級(jí)別選用A級(jí)，C、H級(jí)管道環(huán)焊縫質(zhì)量驗(yàn)收級(jí)別選用B級(jí)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的驗(yàn)收關(guān)鍵指標(biāo)如表2所示(表中，d為缺陷的直徑，mm；h為缺陷自身高度，mm；l為缺陷的長(zhǎng)度，mm；t為缺陷的寬度，mm；l1為焊縫縱向上的缺陷長(zhǎng)度，mm；lt為焊縫橫向上的缺陷長(zhǎng)度，mm；S為鋼管壁厚，mm；∑Д為焊縫縱向上的各缺陷(所有缺陷)可允許的總長(zhǎng)度。對(duì)于直徑≤530 mm的管材，如果焊縫長(zhǎng)度為對(duì)接處管材周長(zhǎng)的1/8，所有缺陷可允許總長(zhǎng)度參考施工過程中的堆焊長(zhǎng)度來確定，并且不大于周長(zhǎng)的1/6；對(duì)于直徑>530 mm的管材，其焊縫長(zhǎng)度按照300 mm來執(zhí)行；L為相鄰缺陷之間的距離，mm)。

表2 輸氣管道焊縫質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)

表2(續(xù))

美國(guó)無損檢測(cè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為API 1104-2008，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了UT和RT驗(yàn)收指標(biāo)，但對(duì)AUT驗(yàn)收指標(biāo)沒有明確規(guī)定。加拿大CSA Z662-2015《油氣管道系統(tǒng)》重點(diǎn)給出了RT驗(yàn)收指標(biāo)，并且與API 1104-2008標(biāo)準(zhǔn)基本一致。澳大利亞執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為AS 2885.2-2007《管道-天然氣和石油 第二部分 焊接》，該標(biāo)準(zhǔn)給出了3種缺陷的驗(yàn)收方法，方法一與API 1104-2008類似，方法二是基于適用性評(píng)價(jià)準(zhǔn)則進(jìn)行確定的，方法三是基于工程臨界評(píng)估的適用性評(píng)價(jià)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 13847：2013《石油和天然氣工業(yè)-管道輸送系統(tǒng)-管道焊接》規(guī)定的缺陷類型與API 1104-2008基本一致，但對(duì)同一類型缺陷的驗(yàn)收指標(biāo)基本上略寬松于API 1104-2008。

綜合來看，各國(guó)家關(guān)于RT驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)均不同程度地與API 1104-2008類似，并根據(jù)各自國(guó)情進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化。只有中國(guó)和俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)涉及到了AUT與RT驗(yàn)收指標(biāo)，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在這兩種檢測(cè)方法的驗(yàn)收指標(biāo)方面差異性較大，若同時(shí)執(zhí)行，則存在AUT合格而RT不合格的問題，而俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)給出的AUT與RT驗(yàn)收指標(biāo)是一致的，同時(shí)執(zhí)行時(shí)基本不存在AUT合格而RT不合格的問題。所以，對(duì)于國(guó)內(nèi)工程，采用AUT檢測(cè)的環(huán)焊縫進(jìn)行RT復(fù)檢時(shí)，RT復(fù)檢僅對(duì)AUT的工藝執(zhí)行情況進(jìn)行判定，焊縫是否合格按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50818-2013要求進(jìn)行判定。

1.2 國(guó)外典型工程做法

1.2.1 俄羅斯博烏管道

博瓦年科沃-烏赫塔管道(博烏管道)干線管徑為1 420 mm，材料為K65(相當(dāng)于國(guó)內(nèi)X80)，設(shè)計(jì)壓力為11.8 MPa，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)焊工藝主要為全自動(dòng)焊[4]。

根據(jù)《工作壓力11.8 MPa以下 博瓦年科沃-烏赫塔干線天然氣輸氣管道焊接規(guī)程》的要求，環(huán)焊縫進(jìn)行100%RT檢測(cè)，并采用UT復(fù)檢，檢測(cè)比例為25%。同時(shí)管段等級(jí)越高，驗(yàn)收質(zhì)量級(jí)別要求越高。該企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)規(guī)定，若是業(yè)主同意，可以采用100%AUT作為主要檢測(cè)方法，但必須能夠記錄檢測(cè)結(jié)果。該工程實(shí)際施工時(shí)采用的是AUT為主的檢測(cè)方法，即一般線路段采用100%AUT檢測(cè)，前期工藝磨合階段和穿越等特殊地段采用100%AUT+100%RT檢測(cè)。環(huán)焊縫缺陷驗(yàn)收指標(biāo)執(zhí)行《工作壓力11.8 MPa以下 博瓦年科沃-烏赫塔干線天然氣輸氣管道焊接規(guī)程》給出的驗(yàn)收值，該驗(yàn)收指標(biāo)與СП 86.13330—2014《干線管道施工和驗(yàn)收規(guī)程》規(guī)定的天然氣管道環(huán)焊縫缺陷驗(yàn)收指標(biāo)相同，即AUT與RT檢測(cè)的缺陷驗(yàn)收指標(biāo)是相同的。

與標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50818-2013相比，中方與俄方標(biāo)準(zhǔn)均不允許環(huán)焊縫存在裂紋，并且對(duì)于自動(dòng)焊常出現(xiàn)的未熔合缺陷而言，標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50818-2013不允許存在外表面未熔合，但博烏管道工程執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)則規(guī)定A級(jí)質(zhì)量級(jí)別下不允許存在表面未熔合和側(cè)壁未熔合，但是B級(jí)和C級(jí)質(zhì)量級(jí)別允許存在?？紤]到一般線路段環(huán)焊縫執(zhí)行的質(zhì)量級(jí)別為B級(jí)，大型穿跨越段環(huán)焊縫執(zhí)行的質(zhì)量級(jí)別為A級(jí)，所以GB/T 50818—2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的更嚴(yán)格一些。對(duì)于其余內(nèi)部線型缺欠和體積型缺欠，雙方規(guī)定則各有嚴(yán)松。

1.2.2 俄羅斯西伯利亞力量管道

俄羅斯西伯利亞力量管道即中俄東線天然氣管道俄羅斯境內(nèi)段，西起伊爾庫茨克州，經(jīng)雅庫特、哈巴羅夫斯克，東至遠(yuǎn)東港口城市符拉迪沃斯托克，連接科維克金和恰揚(yáng)金兩大油田，總長(zhǎng)約4 000 km。該項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)環(huán)焊工藝主要為全自動(dòng)焊，無損檢測(cè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為《供項(xiàng)目“西伯利亞力量干線天然氣管道第4.1階段 別爾格爾斯克-布拉戈維申斯克，第4.2階段 壓氣站КС-7а 捷伊斯卡亞，第4.3階段 布拉戈維申斯克-中國(guó)邊境”設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行專用技術(shù)條件 保證可靠性和安全性部分》。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)要求，西伯利亞力量管道一般線路段環(huán)焊縫采用的是100%AUT，缺陷驗(yàn)收?qǐng)?zhí)行的是針對(duì)該管道工程單獨(dú)編制的技術(shù)要求——《西伯利亞力量干線天然氣管道建設(shè)過程中，包括貫穿活動(dòng)構(gòu)造斷裂面區(qū)域時(shí)對(duì)焊接與焊接接頭質(zhì)量無損檢測(cè)的技術(shù)要求》，該技術(shù)要求規(guī)定的指標(biāo)與СП 86.13330-2014《干線管道施工和驗(yàn)收規(guī)程》 一致。

1.2.3 加拿大-美國(guó)Alliance管道

Alliance管道全長(zhǎng)2 988 km，加拿大境內(nèi)長(zhǎng)為1 559 km，美國(guó)境內(nèi)長(zhǎng)為1 429 km。該管道環(huán)焊縫采用全自動(dòng)焊接[5]，焊縫采用100%AUT進(jìn)行無損檢測(cè)，缺陷驗(yàn)收采用基于工程臨界評(píng)估法確定的指標(biāo)值，與API 1104-2008規(guī)定的超聲檢測(cè)驗(yàn)收指標(biāo)差別很大。

與GB/T 50818-2013相比，該工程AUT驗(yàn)收指標(biāo)沒有規(guī)定是否允許裂紋存在(GB/T 50818-2013不允許)，并且對(duì)于外表面未熔合按照表面線性顯示來判定，而GB/T 50818-2013標(biāo)準(zhǔn)是不允許存在外表面未熔合的。對(duì)于體積型缺陷尺寸，該工程的驗(yàn)收指標(biāo)值比GB/T 50818-2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值寬松，對(duì)于線性顯示，其按照不同缺欠高度給出了不同的長(zhǎng)度允許值，比GB/T 50818-2013標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)，但是比較后發(fā)現(xiàn)，這是兩國(guó)對(duì)超聲檢測(cè)分區(qū)高度要求不同導(dǎo)致的，對(duì)于處于中間值的分區(qū)高度(即缺欠高度)，該工程規(guī)定的缺欠長(zhǎng)度允許指標(biāo)相對(duì)低一些，比標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50818-2013略嚴(yán)格。所以國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50818-2013與美國(guó)境內(nèi)Alliance對(duì)管道缺陷的驗(yàn)收條件各有嚴(yán)松。

通過對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及典型工程環(huán)焊縫檢測(cè)方法后發(fā)現(xiàn)，對(duì)于全自動(dòng)焊焊接的環(huán)焊縫，國(guó)外一般均采用AUT檢測(cè)方法，并且不要求進(jìn)行RT復(fù)檢，國(guó)內(nèi)還要求進(jìn)行RT復(fù)檢，相比更加嚴(yán)格，但國(guó)內(nèi)AUT與RT驗(yàn)收指標(biāo)的差異性較大，同時(shí)執(zhí)行容易造成不必要的焊接返修。各工程項(xiàng)目對(duì)環(huán)焊縫缺陷驗(yàn)收指標(biāo)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)則各有不同，一般是根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，單獨(dú)制定缺陷驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。通過將目前收集到的各工程環(huán)焊縫缺陷驗(yàn)收指標(biāo)與GB/T 50818-2013驗(yàn)收指標(biāo)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩者各有嚴(yán)松，無法統(tǒng)一而論，整體比較而言，標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50818-2013在全自動(dòng)焊常出現(xiàn)的未熔合缺陷指標(biāo)驗(yàn)收方面略嚴(yán)格一些。

所以，國(guó)內(nèi)工程一般段全自動(dòng)焊環(huán)焊縫進(jìn)行RT復(fù)檢的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)嚴(yán)于國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于RT復(fù)檢比例，建議參照GB 50369-2014標(biāo)準(zhǔn)給出的超聲檢測(cè)復(fù)檢的原則進(jìn)行選取，即一級(jí)地區(qū)5%，二級(jí)地區(qū)10%，三級(jí)地區(qū)15%，四級(jí)地區(qū)20%?？紤]到RT與AUT驗(yàn)收指標(biāo)的差異以及AUT在全自動(dòng)焊缺陷檢出方面的優(yōu)勢(shì)，焊縫是否合格按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50818-2013要求判定。

2 特殊環(huán)焊縫的無損檢測(cè)

在以全自動(dòng)焊接為主的工程中，特殊焊縫包括連頭、返修焊縫、不等壁厚對(duì)接焊縫等。中俄東線天然氣管道工程鋼管壁厚主要為21.4，25.7，30.8 mm，鋼管連頭、返修環(huán)焊縫要求進(jìn)行100%RT和100%UT檢測(cè)，盡管進(jìn)行雙壁單影透照[6]的RT檢測(cè)所需的時(shí)間長(zhǎng)，但是目前檢測(cè)設(shè)備能力是可以達(dá)到的。而手工超聲檢測(cè)(UT)的速度慢、精度低、無法進(jìn)行數(shù)字化存儲(chǔ)，所以有必要研究新的可替代的檢測(cè)方式。對(duì)于不等壁厚鋼管對(duì)接環(huán)焊縫，常規(guī)做法是采用半自動(dòng)或者手工焊焊接，現(xiàn)在中俄東線針對(duì)此類焊縫開始推廣使用自動(dòng)焊，因此是否可以采用AUT檢測(cè)需要分析。

目前，國(guó)際上新發(fā)展的超聲波檢測(cè)方法有超聲波衍射時(shí)差法(TOFD，Time of Flight Diffraction)和相控陣超聲檢測(cè)法(PAUT，Phased Array Ultrasonic Testing)，這兩種方法在安全危害和時(shí)間限制上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)手工超聲波檢測(cè)[7-8]，實(shí)用性和可操作性強(qiáng)，在石化行業(yè)應(yīng)用廣泛。

2.1 大壁厚鋼管連頭與返修焊縫的檢測(cè)

2.1.1 仿真模擬分析

采用CIVA仿真軟件對(duì)中俄東線不同壁厚對(duì)接環(huán)焊縫的檢測(cè)方法進(jìn)行仿真模擬。由于TOFD 檢測(cè)不受壁厚的影響，在中俄東線采用的鋼管壁厚范圍內(nèi)，采用一對(duì)TOFD 探頭即可滿足檢測(cè)要求，因此僅對(duì)PAUT檢測(cè)方案進(jìn)行分析即可。針對(duì)21.4 mm和25.7 mm壁厚單V 型坡口，探頭前沿距離焊縫中心線15 mm，角度40° 70°即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)焊縫的全覆蓋(見圖1)。

圖1 PAUT波束覆蓋效果圖

對(duì)于壁厚為30.8 mm 的坡口，將探頭前沿距離焊縫中心線的距離變?yōu)?5 mm，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)焊縫的全覆蓋。因此，采用PAUT+TOFD方案對(duì)21.4，25.7，30.8 mm壁厚鋼管連頭和返修焊縫進(jìn)行檢測(cè)是可行的。

2.1.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證PAUT+TOFD檢測(cè)方式的可行性，選取中俄東線試驗(yàn)段(一期)的連頭口3道、返修口18道、AUT檢測(cè)不合格焊口26道，采用PAUT+TOFD的檢測(cè)方式進(jìn)行檢測(cè)，并與AUT、RT結(jié)果比較，驗(yàn)證PAUT+TOFD檢測(cè)方式的可靠性。

在缺陷類型方面，采用PAUT+TOFD檢測(cè)方法檢出的焊接缺陷主要為未熔合，此外還有氣孔、密集氣孔、未焊透等，具體情況如圖2所示。

圖2 缺陷種類分布

在缺陷檢出方面，返修焊口PAUT+TOFD檢測(cè)與RT檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析圖如圖3所示，PAUT+TOFD檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的未熔合缺陷在RT檢測(cè)中有漏檢，RT檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的氣孔在PAUT+TOFD檢測(cè)中均有發(fā)現(xiàn)，對(duì)于密集氣孔型缺陷，PAUT+TOFD檢測(cè)也能夠檢出。

圖3 返修焊口PAUT+TOFD與RT檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析圖

連頭焊口PAUT+TOFD與RT檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析圖如圖4所示，通過連頭焊口的對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出:PAUT+TOFD檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的未熔合缺陷，RT檢測(cè)均未發(fā)現(xiàn)；RT檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷的位置，PAUT+TOFD檢測(cè)均有發(fā)現(xiàn)，因而PAUT+TOFD檢測(cè)方式相對(duì)于RT檢測(cè)更能發(fā)現(xiàn)焊縫中的未熔合缺陷。

圖4 連頭焊口PAUT+TOFD與RT檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析圖

為了驗(yàn)證PAUT+TOFD檢測(cè)方式與AUT檢測(cè)方式檢測(cè)效果的差異，對(duì)采用AUT發(fā)現(xiàn)的26道缺陷焊口，采用PAUT+TOFD對(duì)缺陷位置進(jìn)行復(fù)檢。根據(jù)缺陷焊口的檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(見圖5)，PAUT+TOFD發(fā)現(xiàn)的缺陷基本與AUT發(fā)現(xiàn)的缺陷一致，PAUT+TOFD發(fā)現(xiàn)的缺陷長(zhǎng)度普遍小于AUT發(fā)現(xiàn)的缺陷長(zhǎng)度，例如：AUT發(fā)現(xiàn)焊口831～1 167 mm的位置有336 mm長(zhǎng)的鈍邊未焊透，PAUT+TOFD發(fā)現(xiàn)在840 mm的位置有313 mm的未焊透。這與AUT采用自動(dòng)掃查方式，而PAUT+TOFD采用手動(dòng)掃查方式有一定關(guān)系。

圖5 缺陷焊口PAUT+TOFD與AUT檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析圖

為了進(jìn)一步確認(rèn)試驗(yàn)效果，在中俄東線試驗(yàn)段(二期)補(bǔ)充檢測(cè)對(duì)比了54道焊口(采用AUT、PAUT、RT)。對(duì)比分析檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：PAUT在檢測(cè)圓形缺陷方面的檢測(cè)能力與AUT的一致，但與RT相比檢出能力較弱。PAUT在檢測(cè)未熔合、裂紋等條形缺陷方面，整體稍低于AUT。

根據(jù)仿真模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，采用PAUT+TOFD進(jìn)行連頭口和返修焊縫的檢測(cè)是可行的，該檢測(cè)方法對(duì)未熔合、未焊透等缺陷有較強(qiáng)的檢出能力，檢測(cè)結(jié)果可以實(shí)時(shí)保存，便于后續(xù)查驗(yàn)審核。所以，對(duì)于大壁厚鋼管連頭、返修焊縫，可以采用100%(PAUT+TOFD)+100%RT進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 不等壁厚對(duì)接環(huán)焊縫檢測(cè)

對(duì)于大壁厚直管-熱煨彎管、地區(qū)等級(jí)變化處鋼管對(duì)接環(huán)焊縫等，會(huì)存在不等壁厚對(duì)接的情況，此類焊縫若采用自動(dòng)焊，由于壁厚大且焊縫兩側(cè)壁厚不同，需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 50251-2015中附錄H.0.2推薦的做法，在厚壁管內(nèi)側(cè)進(jìn)行斜坡處理。進(jìn)行AUT檢測(cè)時(shí)，需要綜合考慮壁厚差、焊縫接頭坡口角度和管端內(nèi)壁削薄角度及縱向長(zhǎng)度等參數(shù)，壁厚差太大時(shí)，在較厚側(cè)尤其是壁厚在25.7 mm以上時(shí)會(huì)出現(xiàn)波束穿出的問題以及超聲波二次波難以反射到焊縫處而造成漏檢的問題，不等壁厚對(duì)接環(huán)焊縫的檢測(cè)方法示意如圖6所示。此外，制作此類焊縫的對(duì)比試塊也比較困難，這將影響缺陷的檢出率。所以厚壁的變壁厚對(duì)接自動(dòng)焊環(huán)焊縫采用AUT是不可行的，建議采用RT+(PAUT+TOFD)的檢測(cè)方法。

圖6 不等壁厚對(duì)接環(huán)焊縫的檢測(cè)方法示意

3 結(jié)語

(1) 通過對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于環(huán)焊縫的無損檢測(cè)方法、比例及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求發(fā)現(xiàn)，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求相對(duì)嚴(yán)格，對(duì)于全自動(dòng)焊要進(jìn)行一定比例的射線復(fù)檢，并且只有中國(guó)和俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)涉及到了AUT與RT的驗(yàn)收指標(biāo)。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在這兩種檢測(cè)方法驗(yàn)收指標(biāo)方面的差異性較大，而俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)給出的AUT與RT的驗(yàn)收指標(biāo)一致，執(zhí)行時(shí)也基本不存在AUT合格而RT不合格的問題。

(2) 國(guó)外典型工程采用全自動(dòng)焊焊接的環(huán)焊縫，一般均采用AUT檢測(cè)，并且不要求進(jìn)行RT復(fù)檢。各工程對(duì)環(huán)焊縫缺陷的驗(yàn)收指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50818—2013相比，各有松嚴(yán)，標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50818—2013在全自動(dòng)焊常出現(xiàn)的未熔合缺陷驗(yàn)收方面略嚴(yán)格一些。

(3) 國(guó)內(nèi)工程采用全自動(dòng)焊時(shí)，考慮到現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行RT復(fù)檢的規(guī)定及中國(guó)國(guó)情，全自動(dòng)焊RT復(fù)檢建議按照不同地區(qū)等級(jí)進(jìn)行相應(yīng)比例的復(fù)檢，即一級(jí)地區(qū)5%，二級(jí)地區(qū)10%，三級(jí)地區(qū)15%，四級(jí)地區(qū)20%。RT復(fù)檢僅對(duì)AUT的工藝執(zhí)行情況進(jìn)行判定，焊縫是否合格按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50818—2013要求判定。

(4) 對(duì)于大壁厚鋼管連頭、返修焊縫，可以采用100%(PAUT+TOFD)+100%RT確保缺陷的檢出。對(duì)于不等壁厚對(duì)接自動(dòng)焊環(huán)焊縫，如采用在厚壁管內(nèi)側(cè)進(jìn)行斜坡處理的做法，則無法實(shí)現(xiàn)AUT，建議采用RT+(PAUT+TOFD)檢測(cè)。