陳蘭亮 宋志剛 李 勇 韓 濤

山東泰思特檢測有限公司 山東 淄博 255438

隨著工業(yè)生產(chǎn)對檢測效率和可靠性要求的不斷提高，尤其是國家對產(chǎn)品質(zhì)量和公共安全日益重視，要求超聲檢測更加快速可靠，缺陷的顯示更加直觀，對缺陷的描述更加準(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 型超聲成像檢測技術(shù)，以及衍射時差法超聲檢測技術(shù)（TOFD）和相控陣超聲檢測技術(shù)等。其中，相控陣超聲檢測因靈活的聲束組合和快速成像性能得到了越來越多的關(guān)注，成為超聲檢測領(lǐng)域的新熱點(diǎn)，并且在各行各業(yè)無損檢測領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用。目前，相控陣超聲檢測在天然氣長輸管線中也得到了廣泛應(yīng)用。

在石油天然氣長輸管線的相控陣檢測中，檢測人員經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)螺旋焊縫位置的耦合監(jiān)控耦合不良，導(dǎo)致評定人員對此處焊縫的相控陣圖譜無法評定，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，對人工缺陷的檢出進(jìn)行對比。

1 模擬試塊的制作

制作兩個帶有焊縫的模擬試塊，兩個試塊母材都帶有螺旋焊縫，具體尺寸如下：

1 號模擬試塊管徑規(guī)格為1016mm×17.5mm，寬度300mm、長度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、長度100mm 的缺陷，缺陷編號為1、2、3、4；缺陷距離焊縫熔合線位置5mm。

圖1 1 號模擬試塊示意圖

2 號模擬試塊規(guī)格為1016mm×17.5mm，寬度300mm、長度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、長度100mm 的缺陷，缺陷編號為①②③④；缺陷距離焊縫熔合線位置5mm。

圖2 2 號模擬試塊示意圖

2 對比實(shí)驗

《石油天然氣鋼質(zhì)管道無損檢測》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，保證焊縫達(dá)到兩次掃描覆蓋。

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

圖3 1 號模擬試塊相控陣圖譜

圖4 2 號模擬試塊相控陣圖譜

通過上述1、2 號模擬試塊兩幅圖譜對比發(fā)現(xiàn)，2 號模擬試塊內(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，同時在丁字縫位置焊縫兩側(cè)模擬缺陷無法檢出。而1 號模擬試塊內(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

通過以上對比實(shí)驗，結(jié)合相控陣相關(guān)知識及理論，對發(fā)生缺陷漏檢情況進(jìn)行分析：相控陣檢測時，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)致二次波無法按照正常路徑進(jìn)行檢測。

圖5 母材余高未打磨回波路徑

4 結(jié)語

綜上所述，在石油天然氣長輸管線的相控陣檢測中，如未將管材丁字縫位置焊縫兩側(cè)的丁字縫余高磨平，則會影響相控陣檢測的缺陷檢出，造成對接焊縫漏檢。針對上述情況，建議在天然氣長輸管線焊接對口前，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，可保證整個焊縫的相控陣檢測無漏檢。