石油天然气管道环焊缝的超声检测研究

石油天然气管道环焊缝的超声检测研究

徐万友

库尔勒施得石油技术服务有限公司中国新疆

摘要：石油天然气管道质量高低，需要通过检测技术手段进行检查，为了提高石油天然气管道的运行质量，文章对石油天然气管道环焊缝的超声检测技术进行了详细分析，同时针对各种检测方式的应用要点进行讨论，希望分析后可以给相关工作人员提供一些参考。

关键词：石油天然；气管道；环焊缝；超声检测

0前言

无损检测是当前应用范围比较广的一种检测技术，尤其在长输管道中焊接质量的检测方面，其可以充分的保障焊接质量，有效的延长管道的使用年限。伴随着我国长输管道的逐渐建设和应用，大量的先进无损检测技术与施工工艺长输管道无损检测技术应用最为普遍，存在更高的经济效益与社会效益，长输管道无损检测技术也取得了进一步的发展。

1焊接结构件超声波检测

1.1手工超声波检测

这种检测技术的应用可以发现管道焊接位置上所存在的缺陷和问题，并且可以标注出缺陷存在的位置与长度等参数。对于缺陷发现的性能主要是受到超声波检测频率的影响，发射电路的电压幅度，探头传感器的灵敏度以及接收系统所接收到的信号精确度。测量缺陷位置主要是通过深度、水平间距以及声程等主要的参数。测量缺陷大小参数主要就取决于波幅高度以及缺陷游动包络图形度。为了可以更好有效的进行不同深度波幅参数的检测，通常会直接要求DAC曲线，可以将该参数直接确定记录与保存。手工超声检测会直接受到人为原因的影响，所以容易存在不准确或者是遗漏的问题存在。

1.2自动超声波检测

应用先进的超声传感器设备，信号采集速度、计算机技术、模拟信号技术以及智能化技术的逐渐发展和进步，焊缝超声检测目前就是可以逐渐的摆脱了手工操作的基本形式，可以实现自动化检测，并且消除了缺陷图像与计算机辅助所存在的缺陷和问题，未来也会成为比较先进的检测技术，对于该领域的影响也是更加积极的。深入分析，该技术的特点如下所示：

（1）缺陷检出率与手工探伤的方法基本相同，在排除了一定的人为影响因素之后，具备较强的重复性。可以更好的显示出缺陷的静动态波形形式，动态包络土性与缺陷可以通过二维或者三维的形式体现出来，信息量非常大，可以更加准确的确定缺陷的位置和尺寸。

（2）选择应用先进的数据采集以及处理技术可以更加准确的确定缺陷尺寸。当前很多的先进探伤技术被应用到实践中，以聚焦波法、衍射波法等为代表。

（3）可以应用在很多复杂的环境中。比如，核辐射现场、海洋环境以及长输管道的探伤中。但是因为自动化检测技术在初期的投入阶段需要投入大量的资金来购入相应的设备，且后续的维护保养的费用非常高，对于操作人员的技术水平也有较高的要求，所以存在很多方面的不足。

2超声波焊缝检测的现状

当前油气输送管焊缝超声检测设备主要有如下的几个种类：

2.1模拟信号检测仪

这种检测设备普遍应用的就是A扫描形式，然后再由具备较强技术水平的工作人员来将设备所获取的扫描信号进行分析，通过自身的经验来明确的确定焊缝所存在缺陷的位置与尺寸。所以这种检测方法对于操作人员的技术水平要求比较高，所以人员的素质对于检测要求比较高，并且很多的检验结构无法有效的进行记录，在事后也无法进行有效的查询，自动化检测程度比较低。

2.2数字超声波检测仪

上世纪八十年代的后期阶段中，计算机技术与电子技术取得了飞速的发展，超声波信号记录与保存也逐渐的应用到实践中，为事后更深层次的分析与判断提供了有效的支持。近年来我国很多的数字化超声波检测装置被使用到实践中，数字超声波检测仪也是该领域中的发展的主要方向。

2.3管道对接焊缝的自动检测仪

当前我国所应用的自动检测设备主要有管道内部检测涉笔与外部爬行检测设备。前者主要就是应用到线输管道的检测，通常都是使用在海底或者是安装在地下位置上的管道工程中，在检测过程中并并不会直接影响油气的输送，而后者一般都是应用在管道工程建设施工结算所进行的检验。

2.4便携式相控阵探伤仪

（1）传统超声波探伤仪主要就是通过人员对于设备所探测的波形图进行分析来确定缺陷位置，所以对于人员的素质和技术水平要求比较高。而便携式相控阵探伤仪在应用的过程中可以形成非常直观的图像。对于小型缺陷的灵敏度有了非常大的提升，同时也有效的降低了人员的工作难度，在一定程度上减少了人员对于分析结果所产生的影响，使得最终的检测结果更加的准确。

（2）传统超声波检测以探头主要是通过所形成的声束折射角为45°或60°，在检测过程中探头的覆盖面积比较小，探伤中在进行移动探测的过程中也会出现探测位置重合的情况，所以检验工作效率非常低。而采用便携式相控阵探伤设备进行检测中可以实现扇形的检测，其探测的范围可以在35°～75°范围内进行调整，其覆盖范围非常大，工作效率得到了很大的提升，从而降低了检测成本。

3超声检测在长输管道工程中的应用

长输管道的环焊缝在焊接过程中最容易出现的缺陷问题就是未焊透、夹渣、未熔合、裂纹、气孔等等，这些缺陷形式的组成形态存在较大的差异，超声波在进行缺陷检测的过程中也会反映出不同的反射波形。通常来说，气孔主要呈现出空心状，介质中为气体，反射面也会表现出光滑的特性，单个气孔回波幅度较低，波形单缝的稳定性较差，从各个角度来进行探测其反射波相差不大，但是如果探头移动了一定的位置，其就会消失，而密集气孔通常也会存在有大量的反射波存在，再加上波高与气孔的大小存在关联，从不同方位进行探测其波幅会伴随着探头的移动而表现出平滑变化的情况存在。探头进行定点转动的过程中，也会出现此起彼伏的情况存在。未焊透形式的缺陷，其主要表现出线状或者条状的结构形式，通常都会出现在焊缝的中部或者根部的位置上，反射率比较高，在进行评议中，波纹比较为稳定；

焊缝两侧探伤过程中，都会出现基本相同的反射波幅；探头在焊缝位置上垂直转动的过程中，波形就会快速的消失掉。这种缺陷问题的存在会直接导致焊缝性能的下降，并且在缺陷缺口位置上会出现应力过于集中的情况存在，在外部承载的作用之下就会导致其出现开裂，危险程度较高。焊缝的裂缝种类比较多，一般裂纹的回波高度比较高。探头在平移的过程中，反射波也会持续的出现，波幅也会出现一定的变化；探头转动检测时，也会出现上下交错问题的存在。此外，裂纹容易出现在热影响区域中，其一般都是与焊缝垂直，检测过程中要对焊缝平行位置进行探测。裂纹的出现对于整体的安全性影响极大，其可以降低焊缝的强度，还会出现一些比较尖锐的缺口，该焊接部分承载外部载荷时，就会出现应力集中而导致结构断裂。在实际探测的过程中，探头进行平移探测的过程中，其波形的稳定度比较高，在进行两侧探测时，反射波幅也存在较大的区别。

全自动超声探测具备非常强的技术优势，该技术的应用可以对整个管道的焊缝质量进行全过程的控制。从检测的效果来分析，其可以在工程现场中立即得出检测结果，确认焊缝是否存在缺陷，工程管理人员也能够及时的掌握相应的质量信息，从而可以确定缺陷问题，及时的调整焊接技术参数，切实保证焊接质量达标。

4结语

社会的发展，对于石油天然气等资源的需求量逐渐增大，此时就要采取措施保障输送管道的质量，而无损检测技术就是非常好的一种检测技术，该技术可以提升检测的效率、准确度，并且降低检测成本，大大提升输送管道的质量。

参考文献：

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