梁思穎，高 芊，李茂林

（1.中海石油（中國(guó))有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300000)

海洋平臺(tái)工藝管線焊縫的檢測(cè)技術(shù)規(guī)格書一般要求射線檢測(cè)，但由于射線探傷效率太低，國(guó)家對(duì)γ源嚴(yán)格控制，并且作業(yè)過(guò)程存在射線輻射的風(fēng)險(xiǎn)，所以在項(xiàng)目建造過(guò)程中應(yīng)用不是很方便。PAUT克服了射線檢測(cè)的弊端，其具有無(wú)放射性、效率高、缺陷定位準(zhǔn)確、輕便性等特點(diǎn)。它通過(guò)采用超聲相控陣探頭控制電子掃描，使其在焊縫周向做機(jī)械掃查，可以實(shí)現(xiàn)高速探傷。本文從PAUT工作原理出發(fā)，介紹PAUT在海洋石油平臺(tái)建設(shè)中的實(shí)際應(yīng)用。

1 PAUT的檢測(cè)設(shè)備及原理

文昌項(xiàng)目使用的PAUT設(shè)備型號(hào)為OmniScan MX。PAUT是對(duì)傳統(tǒng)的單晶片超聲檢測(cè)的特殊應(yīng)用，它的機(jī)理是“惠更斯理論”。PAUT使用的探頭由多個(gè)小晶片組成。對(duì)這些具有相同伸展形變的小晶片施加相同的電壓，所有晶片以一致的形變伸展，效果等同激勵(lì)同一尺寸的單一晶片。相控陣聲波束產(chǎn)生時(shí)，儀器引入適當(dāng)?shù)碾娮友訒r(shí)，改變發(fā)射時(shí)產(chǎn)生波束角度，產(chǎn)生的球面波在傳播過(guò)程中相互疊加，接收反射回來(lái)信號(hào)時(shí)，再次引入適當(dāng)?shù)碾娮友訒r(shí)，延時(shí)法則在同相和有用信號(hào)累加后產(chǎn)生所需要的信號(hào)。

2 PAUT與RT的對(duì)比實(shí)驗(yàn)

作為一項(xiàng)首次在南海西部油田使用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，文昌項(xiàng)目在實(shí)際應(yīng)用PAUT前，要求做PAUT與RT的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。為使實(shí)驗(yàn)更加貼近項(xiàng)目實(shí)際情況，檢驗(yàn)PAUT技術(shù)的可靠性，根據(jù)項(xiàng)目碳鋼工藝管線規(guī)格，特選該技術(shù)應(yīng)用下限能力范圍，即2寸/5.54mm焊縫為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，以及各種管徑/壁厚共4組試件，焊接含有自然缺陷的焊口，采用PAUT和RT兩種方法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)二者檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，驗(yàn)證兩種檢測(cè)方法對(duì)缺陷的檢測(cè)能力及定量結(jié)果是否一致。

2.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

工藝管線焊縫對(duì)比試塊共4件，詳細(xì)信息見表1。

表1 工藝管線焊縫試塊信息表

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

PAUT檢測(cè)設(shè)備OmniScan MX2；X射線檢測(cè)設(shè)備RIGAKU 300EGS3

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)PAUT和RT的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)分析見表2。

表2 PAUT與RT對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比說(shuō)明

對(duì)01號(hào)試件PAUT采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)各個(gè)缺陷長(zhǎng)度和高度根據(jù)ASME Case 181驗(yàn)收得出：其中①④⑤⑥⑦五個(gè)缺陷屬于超標(biāo)缺陷，與RT檢驗(yàn)結(jié)果一致；②③兩個(gè)缺陷屬于可記錄未超標(biāo)缺陷，而RT底片未發(fā)現(xiàn)，因此檢驗(yàn)結(jié)果一致。

對(duì)02、03及04號(hào)試件PAUT采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，與RT檢驗(yàn)結(jié)果比對(duì)，檢驗(yàn)結(jié)果一致。

3 PAUT在文昌項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用情況

文昌項(xiàng)目采用PAUT進(jìn)行檢測(cè)的碳鋼工藝管線焊口總計(jì)完成833道焊口，占總管線檢驗(yàn)焊口數(shù)量的12.9%?？偺娲鶵T片數(shù)3 330張，節(jié)約RT人工時(shí)間2 080h。使用PAUT進(jìn)行檢測(cè)期間可正常進(jìn)行其他作業(yè)，為項(xiàng)目爭(zhēng)取了近一個(gè)月的寶貴工期。

4 結(jié)束語(yǔ)

PAUT在文昌項(xiàng)目碳鋼工藝管線的無(wú)損檢測(cè)中已得到廣泛應(yīng)用，綜述其有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）無(wú)電離輻射，可以實(shí)現(xiàn)在線24h檢測(cè)，無(wú)泄漏和運(yùn)輸問題以及沒有環(huán)境危害，解決了RT檢測(cè)存在的輻射風(fēng)險(xiǎn)以及不可以同時(shí)作業(yè)問題。

2）對(duì)各種缺陷敏感，檢出率高，除了可以確定缺陷的長(zhǎng)度外，還可以確定缺陷的深度和高度。

3）檢測(cè)速度快，實(shí)時(shí)成像，可以現(xiàn)場(chǎng)判定缺陷。

4）受人為影響因素小。

5）檢測(cè)記錄數(shù)據(jù)化，可永久保存。

PAUT有以下技術(shù)難點(diǎn)尚未被克服：

6）壁厚低于5mm的管線或管線表面的缺陷檢出率較低。

7）未能用于雙相不銹鋼材質(zhì)的管線檢驗(yàn)。

PAUT檢測(cè)技術(shù)作為目前國(guó)際上先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)之一，是一種可靠性很高的檢測(cè)方法，探傷結(jié)果直觀可現(xiàn)，有著RT、UT檢測(cè)技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，在海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)、壓力容器、航空航天等工業(yè)無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用的前景。