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DOI:
高应变海洋管焊缝的全自动超声检测
李晴,孟倩倩,王友凯,陈亮?
(,济宁272400;)
摘要:针对国产外径为559mm,,在焊缝不同位置
制作不同类型、不同尺寸的焊接缺陷,结合全自动焊接工艺的特点,设计AUT(全自动超声检测)
工艺对样管进行检测。对AUT检测的缺陷进行切片,测量缺陷的实际高度并与AUT的检测结果
进行对比,验证了AUT检测工艺的检测精度及可靠性。
关键词:高应变海洋管;AUT;检测精度;可靠性
中图分类号::B文章编号:1000-6656(2022)07-0065-04
Automaticultrasonictestingofhighstrainoceanpipewelds
LIQing’,MENGQianqian',WANGYoukai',CHENLiang?
(.,Ltd.,Jining272400,China;
.,Ltd.,Tianjin300452,China)
Abstract:AimingatthedomesticL485highstrainoceanpipewithouterdiameterof559mmandwallthickness
,
withthecharacteristicsoffull-automaticweldingprocess,AUT(automaticultrasonictesting)processwasdesigned
,theactualheightofthedefectsweremeasured
andcomparedwiththedetectionresultsofAUT,whichverifiedthedetectionaccuracyandreliabilityofAUT
detectionprocess.
Keywords:highstrainoceanpipe;AUT;inspectionaccuracy;reliability
海底管道是海洋油气开发的重要组成部分,其由
1AUT检测原理
一根根钢管通过焊接方式连接起来。焊缝质量关系
着海底管道的安全性能,因此需对其进行检测。全自AUT检测采用分区法,即根据待检焊缝的坡
动超声检测(AUT)作为海底管道焊缝的主要检测方口形式和参数,将焊缝沿壁厚方向分成若干个分区,
法,得到了越来越广泛的应用。AUT方法采用分区通常包括根部、钝边、热焊、填充和盖面等分区,每个
高度来检测缺陷的高度,该方法检测值较实际尺寸有分区的高度一般为1~3mm(见图1),每个分区都
较大偏差。由于AUT相控阵检测在周向无聚焦,受设置一组独立的聚焦法则进行扫查,且焊缝中心两
波束扩散影响大,其对缺陷长度的定量误差较大。高侧分别独立设置,检测结果以带状图显示,典型带状
应变厚壁海洋管道环焊缝具有高应变的特点,对
AUT检测精度的要求更高,同时随着全自动焊接技填充4
术的发展与应用,其对AUT检测提出了更高标准的填充3
要求,不仅有检测精度要求,还有检测效率要求。填充2
填充1
收稿日期:2022-02-07热焊
作者简介:李晴(1983一),男,本科,工程师,主要从事无损检根部
测试块设计研发工作
通信作者:孟倩倩,******@
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2022年第44卷第7期
无损检测
李晴、等:
高应变海洋管焊缝的全自动超声检测NT
图如图2所示。和平底孔,采用分区法检测时,填充区平底孔直径不
大于3mm;上下表面设置槽型反射体,体积通道反
(平底孔);沿着焊缝熔合线进行
反射体设计,确保反射体覆盖整个焊缝检测区域。
文章使用的AUT校准试块外表面设置有尺寸
为10mm×1mm×1mm(长×宽×深)的矩形槽,
焊缝内部设置有直径为3mm的平底孔,根部设置
有10mmX1mmX1mm(长×宽×深)的矩形槽,
在焊缝中心沿壁厚方向每间隔8mm设置一个直径
,与焊缝中心线成45°夹角,反
射体在横向上的间隔至少为15mm以保证信号相互
2AUT检测工艺设计
独立,所有反射体沿焊缝中心线对称设置。在焊缝中
,上下表面设置TOFD槽。反射体
AUT检测工艺开发选用PipeWIZARDV4系布置如图3所示(图中字母代号为缺陷位置标识)。
统,-60L,楔块角度为50°,为每个通道反射体设置独立的检测波束,每个
TOFD(超声衍射时差法)探头直径为3mm,频率为通道闸门起始位置为熔合线前3mm,终止位置为
10MHz,楔块角度为60°。过焊缝中心线1mm,确保同一位置分区上下游波
,各通道反射体波束设置如
标准要求AUT校准试块设计的反射体应为槽图4所示,基准波高设置为80%满屏高度。
上游通道
RootTOFDOD6#22323333
20
TOFDID
300
下游通道
图3反射体布置示意
图4波束设置示意
回波幅值与对应分区校准试块的反射体回波幅值进
3缺陷定量修正
行对比,以此计算出缺陷高度;对于跨多个分区缺陷
,需减去对应的AUT校准试块图中相
为了提升缺陷高度检测的准确性,将缺陷反射邻分区的覆盖阈值,以提高缺陷高度的检测精度,高
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2022年第44卷第7期
无损检测
李晴等:
高应变海洋管焊缝的全自动超声检测ND
度定量修正数据如表1所示。表2缺陷长度误差修正数据mm
表1缺陷高度定量修正数据mm序号缺陷位置缺陷类型设计长度AUT测长误差值
波幅/不同位置缺陷高度1F8U平底孔363
%根部钝边热焊填充盖帽2F7U平底孔374
8FIU
HPU
10LCPU25
11RootU根部槽10122
12CapU表面槽10122
13CapD表面槽10144
14RootD根部槽10133
15LCPD平底孔286
16HPD平底孔264
17F1D平底孔352
18F2D平底孔374
0000024F8D平底孔363
,缺陷长度的检测结果较
在AUT检测分区法的聚焦法则中,每个分区实际尺寸偏差较大。在实际焊缝检测过程中,应依
由一组独立的波束检测。由于检测区域超声波波束据表2对缺陷的长度进行修正。
有一定的宽度,带状图检测缺陷长度存在偏差,因此
4焊缝检测试验
在测定缺陷长度时应进行周向波束宽度校正。将
行比较,计算出各分区缺陷长度的检测误差,长度误试验对象为研发的钢管或者按照课题研发的环
差修正如表2所示,误差值用于进行波束宽度校正,焊工艺进行焊接的焊缝。试验设计制作了3条焊
以提高缺陷长度的检测精度。缝,包含75个缺陷,缺陷数量如表3所示,缺陷分布
由表2可知,AUT检测各通道长度尺寸的最大于焊缝坡口面及焊缝中心处,类型为未熔合及体积
偏差为6mm,最小偏差为2mm,主要原因为相控阵型缺陷。缺陷分布如图5所示。
表3试验设计的焊缝缺陷汇总个
根部外表面侧壁填充区侧壁热焊区坡口
序号层间未熔合密集气孔合计
未焊透未熔合未熔合未熔合
1250000025
266651125
366651125
,测定
对缺陷焊缝进行AUT检测,测定缺陷的长度缺陷的实际高度和深度。典型缺陷切片如图6所
及高度,采用修正方法最终评定缺陷的高度,选定示。AUT检测数据与切片数据如表4所示。
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2022年第44卷第7期
无损检测
李晴等:
高应变海洋管焊缝的全自动超声检测NDT
上游通道下游通道上游通道下游通道上游通道下游通道上游通道下游通道
6
2
(a)位置一(b)位置二(b)位置三(d)位置四
图5焊缝缺陷位置示意
表4AUT检测数据与切片数据mm
AUT检测宏观切片高度尺寸误差
序号焊缝编号缺陷编号位置
起始长度高度深度高度深度高度差深度差
-
--
-
-
-
--
--
--
-
--1
-
-
-
-
,,标准
,AUT检测结果与切片结果具有很好的
一致性,检测精度达到标准规定的土1mm要求。
5结语
文章对国产外径为559mm,
L485高应变海洋管的AUT检测工艺进行了研究。
在焊缝试样的不同位置制作不同类型、不同尺寸的焊
图6典型缺陷切片接缺陷,并对缺陷的AUT检测结果进行高度和长度
由表4可知,AUT可有效检测出各个位置的焊的修正,优化了AUT工艺,有效提升了AUT的高度
接缺陷,修正后的AUT检测高度与实际高度的最定量精度,可为该类管线的检测提供经验参考。
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2022年第41卷第7期
无损检测