石油天然气长输管道薄壁管环焊缝超声波探伤
超声波无损探伤在油管检测中的应用
超声波无损探伤在油管检测中的应用超声波无损探伤是一种非常重要的材料检测技术，它在油管检测中的应用也是十分广泛。
油管是石油行业中至关重要的设备之一，其质量的好坏直接关系到油气的开采和利用效率，因此对油管的安全检测是非常必要的。
本文将从超声波无损探伤在油管检测中的原理、方法和应用案例等方面进行介绍和探讨。
超声波无损探伤技术是一种利用超声波在材料内部传播时与缺陷反射、透射及衍射等现象进行检测的方法。
在油管检测中，它主要应用于对油管内外壁的缺陷、裂纹、腐蚀和厚度等进行检测，以保障油管的安全可靠运行。
该技术通过使用超声波的特性，可以在不损伤材料表面的情况下快速准确地检测到材料内部的各种缺陷，因此成为油管检测的重要手段之一。
超声波无损探伤在油管检测中的方法主要包括脉冲回波法、多次反射法、相控阵法、TOFD法等。
脉冲回波法是应用最为普遍的一种方法，它利用超声波在材料中传播时与缺陷产生回波，通过接收回波信号的时间和幅值来分析缺陷的位置和大小。
而多次反射法是利用超声波在材料内部多次反射来检测材料的厚度和表面缺陷。
相控阵法是一种通过改变超声波的发射角度和成像深度来获取材料内部缺陷位置和形状的方法，它具有高分辨率和三维成像的特点。
TOFD法则是利用超声波在材料中传播时的散射和透射来获取材料内部的缺陷信息，相对于其他方法更为灵敏和准确。
这些方法各有特点，可以根据实际需要选择合适的方法进行油管的无损检测。
超声波无损探伤在油管检测中的应用案例有很多，以下我们将详细介绍其中的几个典型案例。
首先是针对油管内壁腐蚀的检测，这是一种非常关键的检测内容，因为腐蚀会导致油管壁厚度减少，从而影响其承载能力。
超声波无损探伤技术可以快速准确地检测到油管内壁的腐蚀情况，帮助提前预防漏油事故的发生。
对于油管中的焊接接头进行检测也是非常重要的，因为焊接接头是油管中最容易出现缺陷的地方。
超声波无损探伤技术可以对焊接接头的质量进行全面、快速的评估，有效地保障了油管的安全运行。
长输石油天燃气管道环焊缝的超声检测
７１ 科技创新导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ工 业 技 术２０１２ ＮＯ．０８Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ石油天燃气长输管道的建设是近几年油气输送的主攻方向，从及时性，可靠性、经济性和战略性各方面考虑，都有它不可替代的作用，但是，怎样保证它持续稳定的运转也摆在了我们面前。
长输管道的铺设，需要历经各种地形、天气、人文环境等，有的管段一经建设投产便成为永久，难以维修，即便迫不得已，那也要投入高额的费用，得不偿失。
这就使得人们更加关注其建设过程中的每个环节，如母材的选用，防腐绝缘的质量，应力消除措施，管沟的开挖要求等，而无损检测则是保证其寿命的关键一环。
近年来，较大型的输气管道基本上都采用双百检测，即１００％ＲＴ＋１００％ＵＴ，即使单方面强调１００％ＲＴ的工程，它也要求穿跨跃，人口富集区，连头等处的焊口增加１００％ＵＴ，而有的投资商干脆就采用１００％ＵＴ加１０～２０％ＲＴ复检，可见人们对超声检测的重视，但由于超声探伤的局限性和对人员的较高要求，长输管道的超声检测也很艰难。
长输管道的焊接都是固定焊，平、横、立、仰几个焊位同时存在于一道焊口，再加上地形的不可选择性，焊接的难度较大，在坡度很大（６０°～９０°）的地段，连头焊口通常都是挑选好的焊工，而有的焊口只能进行横焊，。
焊接难，伤也难，射线探伤根本无法施展（γ源除外），超声检测则成为首选。
再者，规格在φ６６０以下的管道，壁厚通常在５～１１ｍｍ范围内，材质为２０＃钢，可焊性良好，焊接工艺成熟，但由于工期很紧，再加上个人技术、责任心、天气、地形等困素，这类管道出现的问题最多，从焊接角度看，主要存在以下缺欠（如表１）：以上表中的缺欠，都是超声探伤中需要关注的重点，也是波形分析的难点，特别要指出的是点焊位置，由于管壁较薄，管径又不太大，对口较容易，一般情况下，都是由管工把口对好，再由电焊在２点、５点、７点、１０点钟的位置上点焊，有时为了抢进度，不等根焊完毕，管工又开始对下一道焊口，由于管子的自身重量很大，根焊又未结束，此时焊缝的强度难以抵抗管子下垂的重力，结果是点焊的部位往往被撕裂而又不易察觉，等到焊接全部完成时，不合格的焊缝也就形成了。
长输油气钢质管道维修搭接焊缝超声探伤
Ｕｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｒｅ ｐ ａ ｉ ｒ Ｌａ ｐ Ｗｅ ｌ ｄ ｓ ｏ ｎ Ｓ ｔ ｅ ａ ｌ Ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ
ｆ ｏ ｒ Ｌｏ ｎ ｇ－ Ｒａ ｎ ｇ ｅ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｐｏ ｒ ｔ ｏ ｆ Ｏｉ ｌ ｏ ｒ Ｇａ ｓ
１ １ ０ ０ １ ６ ） （ １ ． 中国石油沈 阳龙 昌管道检 测中心 ， 辽 宁沈 阳 １ １ ０ ０ ３ ４； ２ ． 中国科学院金属研 究所 ， 辽宁沈阳
摘要： 为 实现 输 油 气管道搭 接 焊缝 内部 缺 陷的全 面检 测 ， 进 一 步采 取 整 治措 施 、 消除安 全 隐 患提 供
Ｚ ＨＵ Ｚ ｉ － ｄ ｏ ｎ ｇ ， ＹＡ ＮＧ Ｈｏ ｎ ｇ － ｙ ｕ ， Ｚ ＨＵ Ｊ ｉ ａ ｎ － ｗｅ ｉ ， Ｚ ＨＡＮＧ Ｓ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ． ｎ ａ ｎ ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｈｏ ｎ ｇ ， Ｄ ＡＮＧ Ｎ ａ （ １ ． Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｌ ｏ ｎ ｇ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ Ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ Ｃｈ ｉ ｎ ａ ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ ０ ３ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ａ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｄ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｉ ｎ ｌ ａ ｐ ｓ ｅ ａ ｍ ｇ ａ ｓ ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ， ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ａ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ａ ｔ ａ ｆ ｏ ｒ ｒ ｅ ｐ ａ ｉ ｉ ｒ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｈ ａ ｚ ａ ｒ ｄ ｓ ， ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ， ａ ｎ ｅ ｗ ｗ ａ ｙ ｏ ｆ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｍｕ ｌ ｔ ｉ － ｃ ｈ ｎｎ ａ ｅ ｌ
长输管线对接环焊缝自动相控阵超声波检测技术
图 4 T O FD 图与不检波 A 扫描波形 2006 年 第 28 卷 第 5 期
( 3) T OF D 的局限性有① T OF D 有盲区, 位于 表面下几毫米处。同样, 近内壁的 T OFD 信号也不
清晰。并 且 T OF D 有过分 强调中 壁信号 的倾 向。 ② T OF D 波幅很低, 可能会被漏掉。沿缺陷方向扫 查时操作者无法判定缺陷在焊缝轴向的位置, 但用 脉冲反射检测可以得到解决。③ T OF D 通常不是 被标准核准的工艺, 所有关于合格/ 判废的判定应根 据脉冲反射数据来定, 图像分析时应将带状图、B 扫 描和 T OFD 相结合才能达到最佳效果。
是指在扫查焊缝时仅沿焊缝做直线运动, 波束 的设置是检测整个焊缝区域, 与传统的锯齿形扫查 方式不同。线形扫查是在分区扫查法基础上使用相 控阵技术或多探头技术来实现的, 它具有运动方式 简单, 适于自动化, 检测效率高的特点, 但必须保证 不漏检。相控阵技术使用的每个发射器都有特定的 角度并聚焦到焊缝的每个小区域上。在熔合线处聚 焦尺寸一般为 2 m m 或更小。由于聚焦足够小, 所 以可以有效地检测各自的区域, 并且对邻近区域反 射体上的重叠, 即当主反射体的反射波在 80% F SH ( 满屏波高) 时, 邻 近反 射体 的反 射波 位于 5% ~ 40% F SH 。并且在检测坡口角度小、使用自发自收 扫查方式时, 往往效果较差。建议使用串联扫查的 方式。使用串列法时需要两个探头一发一收, 但在 相控阵系统中, 靠一个探头就可以实现。 2. 3 衍射时差法( TOFD)
长输管道对接焊缝超声波检测缺陷判析
长输管道对接焊缝超声波检测缺陷判析本文着重论述了执行SY/T4109-2013《石油天然气钢质管道无损检测》标准对长输油气管道对接焊缝进行超声波检测的实际应用，介绍了作者长期从事长输油气管道焊缝超声波检测的一些实践经验和技术见解，通过实践应用，文中针对长输油气管道对接焊缝常见缺陷的产生原因、多发部位、波形的判断分析和评判的注意事项进行了详细论述。
标签：长输管道；超声波检测；检测技术；缺欠评定；应用长输管道是目前国内原油、成品油运输的主要方式，一般以薄壁管采用下向焊的焊接方式焊接而成，超声波检测是其对接焊缝的主要检测手段。
受近场区、曲率半径以及焊接方式和现场检测条件的影响，检测过程中缺陷的判断和定性干扰因素较多，容易引起误判，造成不必要的返修。
笔者在检测过程中积累了一些实际经验，提高了长输管道渡劫焊缝超声波检测的可靠性。
现以日照-濮阳-洛阳原油管道工程（管径762mm，管道壁厚11.9/12.7/15.9mm）的管道为例，对管道焊接中常见缺陷的判断、定性和影响因素进行分析。
1.影响管道对接焊缝超声波检测的因素及解决方法1.1 曲率半径和散射作用的影响由sinα/sinβ=c1/c2（c表示介质中超声波声速）可知，当声束进入有机玻璃/钢界面时会产生折射，随着晶片尺寸的增大，折射角亦增大，折射角越大，散射现象越严重；同时由于管道曲率半径的影响，为保证探头与检测面紧密接触，选择较小的晶片尺寸，一般控制在8mm。
1.2 近场区的影响管道的管径较薄为提高定位的准确性，应尽量在远场条件下检测。
由近场长度N=D2/4λ可知，当频率?一定时，D值越小，N值越小，可实现远场检测。
1.3 焊缝表面无法磨平的影响检测时，焊缝表面无法磨平，焊缝的根部检测有一定影响，宜小前沿探头，探头角度应依据被检管线壁厚，预期探测的缺陷种类选择，尽量使直射波扫查到焊缝根部以上区域。
1.4检测面粗糙度的影响检测面应清除焊缝飞溅、铁屑、油污、以及其他表面杂质，探伤表面应平整光滑，便于探头自由扫查，考虑到曲率半径和表面粗糙度的影响，检测时灵敏度补偿4dB，检测过程中每间隔4小时或检测工作结束后应对时基扫描线比例和灵敏度进行校验，调节探头磨损后的参数变化。
石油天然气钢质管道无损检测标准条文解释
石油天然气钢质管道无损检测标准条文解释1 范围本标准规定了射线检测、超声检测、磁粉检测和渗透检测四种无损检测方法及质量分级。
射线（Χ、γ）检测适用于壁厚为2㎜~50㎜低碳钢、低合金钢等金属材料的石油天然气长输、集输及其站场的管道环向对接接头的检测与质量分级。
超声检测适用于壁厚为5㎜～50mm，管径为57㎜～1400mm碳素钢、低合金钢等金属材料的石油天然气长输、集输及其站场的管道环向对接接头的检测与质量分级；不适用于弯头与直管、带颈法兰与直管、回弯头与直管对接接头的检测。
磁粉检测适用于铁磁性材料的石油天然气长输、集输、站场的管道及常压钢制储罐的焊接接头表面、近表面缺欠的检测与验收。
渗透检测适用于碳素钢、低合金钢等金属材料的石油天然气长输、集输、站场的管道及常压钢制储罐的焊接接头表面开口缺欠的检测与验收。
本标准不适用工业和公用管道的无损检测，也不适用油气管道制管焊缝的无损检测。
（1）随着我国经济的快速发展，原标准规定的射线检测环向对接接头的壁厚范围2㎜～30㎜，超声波检测管壁厚度范围5㎜～30㎜、管径范围57㎜～1200mm，已不能满足要求，如举世瞩目的西气东输管道工程有的管壁厚度达到32㎜，管径为1016㎜；为满足目前工程实际需要，同时考虑今后石油天然气管道工程的发展，本标准将射线检测适用的管壁厚度范围修改为2㎜～50㎜，将超声波检测管壁厚度范围修改为5㎜～50㎜、管径范围修改为57㎜～1400mm。
但对于弯头与直管、带颈法兰与直管、回弯头与直管对接接头的检测面狭小、厚度不一，且从单侧检测易漏检，不易采用超声波检测，仍保留原标准的意见。
（2）磁粉检测的适用范围与原标准SY/T0444-98基本相同，只对原标准中管道磁粉检测适用的外径范围为70mm以上这一规定做了放宽，本标准不受此条限制,主要是考虑目前国内外磁轭式磁粉检测设备能满足磁极间距调整范围和保证磁极与工件良好接触。
（3）渗透检测的适用范围与原标准相同。
薄壁容器焊缝的超声波探伤方法
薄壁容器的超声波探伤在实际应用过程中具 有很多优点， 应积极地推广使用， 利用超声波的 检测可减少射线透照的工作量， 扩大了超声波探 伤的应用范围， 提高了探伤结果的准确性和可靠 性， 对于保证产品质量和设备的安全运行具有极 其重要的意义。
收稿日期： ２００５－ １０－ １７； 修回日期： ２００５－ １１－ １３
１" 薄壁容器焊缝的超声波探伤方法
薄壁容器焊缝的探伤方法同一般厚壁焊缝的 探伤方法一样， 也采用 “Ａ型脉冲反射式斜探头 接触法”探伤， 只是在探伤准备和判伤方面， 有 其独到之处。
（１） 了解被检对象 薄壁容器焊缝超声波探伤时， 应了解容器的 材质， 以确定声波的速度， 进而近似计算出近场
长度； 应了解焊缝的坡口型式和焊接方式， 以便 准确判定缺陷。
－ １９ －
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探伤发现， 六台氢罐都存在缺陷， 只是缺陷 大小不同， 其中有四台氢罐的下封头与筒体连接
焊 缝 全 部 有 缺 陷 。 如 ３＃氢 罐 上 述 焊 缝 的 检 验 结 果 为：
深度 ｈ＝７ ｍｍ 波幅% Ａ＝４５ ｄＢ＝"１×６＋８ ｄＢ 长度! Ｌ＝４ ３００ ｍｍ 后经射线透照验证， 这些缺陷为未焊透。检 验后， 提出了正式报告。
《一重技术》
薄壁容器焊缝的超声波探伤方法
梁志刚１， 崔德军１
（ １． 中国华电集团富拉尔基发电总厂生产部助理工程师， 黑龙江" 富拉尔基" １６１０４１ ）
摘要： 论述薄壁容器焊缝的超声波探伤技术， 制作“距离—波幅”曲线， 为检测提供了方便。富拉尔 基发电总厂一期氢罐检测的实例证明此种检测方法是行之有效的。 关键词： 频率； 灵敏度； 波幅； 超声波； 探伤 中图分类号： ＴＧ４４１．７ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７３－ ３３５５ （ ２００５） ０６－ ０００７－ ０２
石油天然气钢质管道环向对接接头超声波检测
缺 欠 最 大 反射 波 的 位 置 和 深 度 ， 表 示 接 头 两 侧 扫 查 ， 水 平 定 位 点 距 离 为 对 口间 缺欠在 接头上位置和 埋藏深度 。 对 于 波 幅 隙 加 ２～４ ｍｍ。 大 干 或 等 于 定 量线 的 缺 欠及 未焊 透 缺 欠 应 ５ ． ５错皮
合效 果 好 ， 且便于去除。 ２ ． ３校 准和 复核 接 头 参数 ， 检测时机 ， 设备、 探头、 试 块 参 较 低 ， 不 易与 底波 区分 ， 多 出现 在 底 波 前 数， 标 准 及 合格 等 级 ， 表 面状 态 ， 耦合剂 ， 耦 边 。 深 度 值 大 的 咬 边 反 射 波 位 置 与 未 焊 透
５ 根部缺欠性质分析
焊 瘤 从 接 头两 侧 扫 查 反 射 波 波 幅 相 差 根 部 缺 欠反 射 波 与 内 表 面 反 射 波 相 混 不大 ， 且均 在 底波 位 置之 后 出 现 。 焊 瘤 波幅 淆， 不 易 区分 ， 分析 判读 根 部 缺 欠性 质 应 综 很高 ， 波峰 值 在 根 部 后 ２ ～６ ｍｍ的 位 置 。 前 合考虑材 质、 坡 口结 构 、 焊接方 法、 焊 接 位 后 扫 查 从 根 部 之 前 就 开 始 有 反 射 波 ， 随 着 置、 反射 波 位 置 、 指示长度和取向、 波 高、 静 探头 后移 ， 峰值逐 渐增高 ， 深度位 置增加 ， 态 和 动 态 波 形 等 因素 。 ５． １裂 纹
工 业 技 术
Ｓ Ｃ ｌ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ＆ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ ０ Ｇ Ｙ
石 油 天 然 气 钢 质 管 道 环 向对 接 接 头超 声 波 检 测
、 赵 振 喜 （ 濮 阳市 方正 工程技 术服务有 限 公司
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石油天然气长输管道薄壁管环焊缝超声波探伤邹良鹏王向阳(中原油田建筑集团公司,濮阳457001)摘要结合齐鲁石化-青岛管道工程实际,介绍了将高频大K值短前沿小径管探头,用于大口径薄壁管环焊缝超声波探伤,取得较好成效的做法,着重对长输管道薄壁管环焊缝探伤中探头试块的选用、回波信号的反射特点、缺陷波的一般判别方法和缺陷性质估判等方面进行了探讨和阐述。
关键词石油天然气长输管道薄壁管环焊缝超声波探伤长输管道是石油天然气行业产品的主要运输方式。
长输管道施工具有输送距离远、焊接工作量大,环境条件差、质量要求高的特点。
为控制工程质量,确保管线安全运行,超声波探伤作为质量检验、控制的一种有效手段,具有检验速度快、成本低、对面状缺陷敏感、仪器轻便、对环境无污染、不需要特殊安全防护等诸多优点,因而在长输管线焊缝检验中发挥着重要作用。
1长输管线超声波检测具有的特殊性(1)薄壁管道多,一般管线的壁厚为5~8mm;管道焊接主要是环缝的组对和焊接;(2)野外检测,受环境影响大;(3)探伤面是曲面,焊接接头为单面焊,管内根部不能直接观察;由于壁厚薄,上下管壁及焊缝表面易产生几何反射,造成假缺陷信号,引起误判,与一般容器焊缝或平板对接焊缝超探相比,具有一定难度。
2长输管线薄壁管环焊缝超声波探伤注意点因此,长输管道焊缝超声波探伤人员不仅应掌握超声波探伤的基础理论、具备管道材料、焊接、组对等方面的知识,还应具有管道焊缝的探伤经验。
笔者从事无损检测工作10余年,先后参加了河南义郑管道工程、齐青管道工程等20多项工程的超声波和射线探伤工作,在油田管线探伤,特别是在长输管道超声波探伤方面积累了一定经验。
现在结合参加施工的齐鲁石化)青岛管道工程,谈一下自己在长输管道薄壁管超声波探伤实践中体会.我们认为,在长输管线薄壁管环焊缝超声波探伤中,除与一般平板焊缝探伤具有的相同之处外,还应注意以下几点:2.1对于壁厚不大于8mm的薄壁管,应尽量选用高频方晶片大K值短前沿小径管探头。
如齐)青管道工程我们选用的是5P8@8K2.5小径管探头.理由是:(1)长输管线大多为薄壁管,为了减少探测时上下管壁的几何反射波,要求超声束的指向性好,扩散角小.根据超声束的指向角计算公式:Q=arcSin(K@K P D)式中K)))系数对圆晶片K=1.22,对方晶片K=1.0;K)))传播介质中钢中的波长,mm;D)))圆晶片或方晶片的边长,mm;Q)))超声束的指向角。
可见,只有提高超声波频率,使波长减小,增大晶片尺寸,并选用方晶片,才有利于提高超声束指向性。
一般工作频率可取5MHZ.采用方晶片时,晶片尺寸可选用8@8,9@9等,而小径管探头能满足上述要求。
(2)在薄壁管道探伤中,为了减少管壁几何形状对超声波的影响,减少对缺陷的定位误差,提高管道焊缝中根部缺陷的检出率,使一次波能扫查到焊缝截面下部1P4壁厚区域,要求探头的前沿距离小,K值适当大些。
而小径管探头前沿距离一般不大于10m m,我们在齐)青管道工程探伤中所选探头前沿长度仅为6mm, K为2.5,能较好地满足超声波探伤要求。
薄壁管探头的前沿距离和K值,一般可根据管线的壁厚以及被检焊缝的宽度,按表1的推荐值选用。
表1前沿距离和K值选用前沿距离(m m)6810壁厚(m m)567891012焊缝宽度P2(mm)5567789K值3 2.5 2.53、由于长输管道管壁均具有一定曲率,所以相应探头接触面也应是圆柱形曲面,且曲率半径最好与相应管道相同。
这样,耦和效果好。
而用一般平面探头探伤探头与管壁吻合不良,会在探伤中产生很多杂波,且灵敏度下降,甚至导致无法探伤。
而小径薄壁管专用探头为曲底面,恰好能满足薄壁管探伤要求,如石油天然气总公司研究所生产的5P6@6、5P8@8型探头,汕头超声波仪器公司生产的5P9@9型探头等。
392003年第25卷第6期邹良鹏王向阳:石油天然气长输管道薄壁管环焊缝超声波探伤2.2应使用专门的试块薄壁管对接焊缝超声波探伤时,由于具有一定曲率,一般平面试块无法直接借用,要利用专用试块来调节仪器的时基扫描线比例和灵敏度,如电力部门5电力导则6中规定的对比试块Ñ。
对比试块Ó等以及石油天然气行业所特有的2种对比试块SGB和SRB试块。
齐-青管道工程采用了后两种试块,其形状与5电力导则6中的试块相同。
SGB试块属于标准试块,其工作面采用圆柱状曲面曲率与被检管道一致或相近;外形尺寸长@宽@高为240@20@70,7个 2横通孔分列,从5mm到60mm按高度均匀分布,可以满足5~30mm的管道制作距离-波幅曲线的要求。
SGB试块主要用于测定仪器、探头和超声波系统的性能,以及对仪器进行调整和校验。
SRB试块属于对比试块,允许检测单位自己制作。
一般可从被检管道上截取一段,在管段内壁加工宽为2mm、槽深为10%壁厚的矩形槽而成,主要用于比较焊缝根部的未焊透深度。
在长输管道薄壁管探伤中,应使用专门试块。
因为标准试块(SGB)可以避免由于试块和被检工件的工作面形状差异,而引起的超声波系统在试块上测出的性能,与系统在实际工件上具有的性能不一致。
而对比试块(SRB)的曲率、表面粗糙度与被检管道相同,因而对管焊缝中的未焊透的检测结果更能接近缺陷的真实情况。
2.3应采用单面双侧一、二次波及三次波探测。
/单面双侧0指的是管道外壁被检焊缝的两侧探伤面。
在对管道焊缝作超声波时,应分别在焊缝两侧各做一次检测。
用一、三次波探测焊缝下部缺陷,用二次波探测中上部缺陷,以利于有效地发现和检出缺陷。
其理由是:(1)焊缝中的缺陷具有一定的方向性,尤其是面状缺陷,如坡口未熔合等,在焊缝两侧的不同方向的声束扫查焊缝,有利于防止缺陷漏检。
(2)管道对接焊缝为单面焊,管道内壁表面状况往往不能直接观察,只有通过在焊缝两侧用一、二、三次波进行扫查,才能对缺陷信号或内壁表面反射作出鉴别。
例如,当有错边存在时,焊缝内表面可能具有良好的反射条件,从回波信号可确定反射点在焊缝中心线上,且位置在焊缝底部,但从焊缝另一侧探测时,就没有反射信号;而对于根部未焊透,从焊缝两侧探测均有强烈的反射信号,水平定位均在焊缝中心线上,且处于根部。
又例如,当焊缝的内表面存在焊瘤时,在探伤中一般也会出现较强的反射信号其波形常与根部未焊透、内凹差不多,反射点均在焊缝根部附近。
主要区别是:从两侧探测时,反射点都能判定在焊缝中远离探头的一侧,声程着落点互相交叉。
(3)对焊缝中的缺陷性质的判定,往往需要对从两侧到的缺陷波形以及确定的位置进行比较、分析,才能得到比较可靠的结论。
如对焊缝边缘的坡口未熔合缺陷,在焊缝两侧探伤,对缺陷的水平定位应在焊缝的熔合线附近。
从缺陷侧探测的二次波信号强,一、三次波信号弱;从非缺陷侧探测,则情况恰好相反,所以对于薄壁管道,一般应以二次波在焊缝两侧检测。
又如,对于未焊透、根部裂纹和内凹这三种焊缝根部缺陷,从焊缝两侧对这三种缺陷进行探测时,从两侧测定的同一缺陷的两个反射点的距离$L是不一样的。
对于裂纹,$L=0,对于根部未焊透,$L约为管道对口间隙的宽度,大约1~2mm;对于内凹,$L则可能为3-4mm且波高也都比较低。
(4)在薄壁管的焊缝超声波检测中,应尽量采用直射波(一次波)扫查焊缝根部.这是因为:¹直射波探伤无焊缝表面反射形成的几何反射波干扰,容易辨认出缺陷信号;º直射波声程短,无管壁的多次反射,衰减小,因而发现缺陷的灵敏度高;»直射波声束截面小,分辨率高,易于对缺陷定位,且便于发现焊缝根部缺陷。
4一般应根据回波信号的位置来判别是否为缺陷波由于长输管道壁薄,检测时超声束多在近场区,一般采用水平法定位.因而可根据回波信号的位置来判断其是否为缺陷波。
下列几条可作为参考:(1)如回波信号峰值出现在示波屏一次标记点前,则为缺陷信号;(2)从焊缝两侧探测,二次水平定位反射波信号都在焊道中间,则为缺陷;(3)从焊缝两侧探测,二次水平定位反射波信号都在靠近探头的一侧,则焊缝中心线两侧各有一个缺陷;(4)从焊缝两侧探测作水平定位,反射点位置分别都在远离探头的一侧,则所发现的反射波为几何反射信号;(5)仅在焊缝一侧探测发现反射波信号,如果水平定位在焊缝中靠近探头的一侧或焊缝边缘,则此信号为缺陷信号;否则为焊缝表面的几何反射波。
(6)在示波屏的二次标记点上出现的回波信号,经水平定位,只要有一侧定位在焊缝中靠近探头的一侧,则该信号应判为缺陷波;(7)如果从两侧探测,在示波屏的三次(或一次)标记点上都出现回波信号,且水平定位均在同一位置,则应判为缺陷;(下转38页)(防腐层已去除),隔热后回填到地面高度。
地温探测器放置在管子中心,距管线表面20cm 的位置,而后用原土回填。
这样一来,即可随时准确地以图表形式记录试压工程中的管内水温、地面温度和管子温度。
3 分段清管试压工艺异同3.1 分段清管 以往采用炮弹式海绵密封球和圆橡胶球结合进行通球,用球少,遍数少,达不到清管目的。
而西气东输送清管第一遍采用碗式清管器和通直板双向8片聚酯盘清管器相结合,先放入直板式清管器约500m 后,再放入皮碗式清管器,清除固体物质和碎屑。
第二遍通带尼龙盘刷的清管器和泡沫清管器强化清除灰尘和氧化皮。
清管后管道内要无灰尘吹出,保证所有的污垢和小的金属物体完全排除。
由于上述四种清管器综合运行,保证了清管质量。
3.2 分段试压 西气东输工程要求安装试压头前应当根据试压方案在管道内安装直板式清管器。
注水泵将通过阀门与试压头相连,同时阀门的安放位置要适合清管器的长度。
最初,在第一个注水清管器前面的管道内注入300m 长或250m 3的冲洗水。
在第一个注水清管器的后面,再注入300m 或250m 3的水,并紧跟第二个注水清管器注入试压水,以类似方式发射第二个注水清管器。
持续注水推动注水清管器和冲洗水,直至试压管段注水完成。
这样可以排尽试压管段内的空气,为顺利升压做好了准备。
而过去管线上水排空只单纯地依赖高点放空阀,管内空气往往排不出、排不尽,形成空气穴。
图1 试压上水示意图另外,在强度和严密性试压值上,过去国内线路施工标准和实际施工只根据ASME 31.8的硬性规定为在三、四类地区试压时,严密性试压值即为设计压力,强度试压值为设计压力的1.4倍,未考虑试压管段标高最高点的实际试验压力必须保持不低于最小试验压力,而最低标高点的实际试验压力必须小于或等于95%的最低屈服强度时的压力。
出于以上原因,以第27标段三、四类地区试压为例,西气东输规定严密性试压值为10.5MPa,比设计压力提高0.5MPa,强度试压值为14.28MPa 。
同时规定在试压阶段,试验压力若造成在低标高点超过工厂测试压力的环向应力或超过90%规定最低屈服强度时,承包商要绘制所有的试验的压力-容量图。