王雪臣 武丁 張釗 張洪飛

海洋石油工程股份有限公司 山東青島 266500

1 TOFD 技術(shù)的特點

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”處得到的衍射能量來檢測缺陷的方法，用于缺陷的檢測、定量和定位。該技術(shù)利用缺陷端點的衍射波信號探測和測量缺陷處的焊縫質(zhì)量[1]，具有檢測能力強、定量精度高的優(yōu)點，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 檢測原理如圖1 所示。

圖1 TOFD 技術(shù)檢測原理示意圖

2 TOFD 技術(shù)存在問題及分析

在調(diào)研國內(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)檢測開展情況，分析海底管線應(yīng)用中存在的影響檢測效率和質(zhì)量的問題，研究設(shè)計新型掃查器解決手動推掃帶來圖像數(shù)據(jù)易丟失，檢測效率低等問題。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）的檢測方案，在實際應(yīng)用中消除盲區(qū)影響。最后針對于不同類型管徑制定技術(shù)解決方案并推廣實施。

2.1 TOFD 技術(shù)具體應(yīng)用中存在的問題

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

①TOFD 檢測結(jié)合超聲波和磁粉，需要多次掃查焊縫，時間長、效率低。②推動掃查器時用力不均衡、常抖動，影響掃查精度，數(shù)據(jù)扭曲失真，甚至掃查失敗。③手動添加耦合劑，探頭和管壁之間的耦合層不均勻，影響檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠性。④手動掃查時需要更多的檢測人員，對于大管徑，長時間操作易產(chǎn)生疲勞，用力更加不均勻，費時費力[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，以致費時費力，嚴(yán)重影響檢測效率的問題，研究分析了國內(nèi)外TOFD 技術(shù)解決盲區(qū)的多種檢測方案特性見表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 檢測技術(shù)的檢測方案，對表面盲區(qū)采用PE 技術(shù)進行補充檢測，采用TOFD 技術(shù)檢測焊縫，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，對盲區(qū)內(nèi)的缺陷檢出比較有效，一次掃查可以實現(xiàn)焊縫100%全覆蓋，解決了上下表面盲區(qū)和反復(fù)掃查費時費力等問題，適合海底管線焊縫檢測。

表1 TOFD 技術(shù)檢測方案對比

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

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

3 結(jié)語

該項目在充分研究國內(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 檢測時上下表面盲區(qū)漏檢問題，同時為了提高數(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強度，提高了檢測效率。