淺談石油管材超聲探傷的應(yīng)用及方法改進(jìn)

【摘要】石油管材在油田建設(shè)中得到大量使用，但管材質(zhì)量參差不齊，這就需要有專門的檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)管材進(jìn)行外觀、無(wú)損和理化檢驗(yàn)。本文著重就超聲探傷的應(yīng)用檢測(cè)和檢測(cè)方法的改進(jìn)，進(jìn)行一點(diǎn)有益的探索。

【關(guān)鍵詞】超聲探傷；應(yīng)用；方法改進(jìn)

石油管材是指在油田開(kāi)發(fā)、鉆井過(guò)程中被廣泛應(yīng)用的鉆鋌、鉆桿和套管、油管及油氣輸送用的無(wú)縫管、ERW直縫電阻焊管、焊接管、煉化壓力管等。石油管材的質(zhì)量和使用方法的正確與否等問(wèn)題往往導(dǎo)致嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，給企業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。因此運(yùn)用無(wú)損檢測(cè)等檢測(cè)方法對(duì)管材進(jìn)行物理、化學(xué)檢測(cè)就顯得尤為重要，超聲波探傷就是其中重要的檢測(cè)方法之一。

一、超聲波探傷實(shí)際應(yīng)用情況

近年來(lái)，隨著油田物資需求量的不斷攀升，對(duì)石油管材的需求量也在迅速增加，石油管材的檢驗(yàn)量屢創(chuàng)新高，無(wú)損探傷的應(yīng)用就顯得尤為重要。目前超聲波探傷是應(yīng)用最廣泛的檢測(cè)方法。

（一）探傷設(shè)備

隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，超聲探傷設(shè)備不斷向小型化智能化發(fā)展，以數(shù)字式超聲儀器為主流的超聲探傷設(shè)備非常適用于條件及環(huán)境復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)探傷工作。本文主要就常用的南通友聯(lián)PXUT-350+型數(shù)字式九通道超聲儀的特點(diǎn)作如下介紹。

（二）超聲波探傷原理

其原理是通過(guò)利用內(nèi)部缺陷在聲學(xué)上所具有的性質(zhì)特點(diǎn)對(duì)超聲波傳播的影響為基礎(chǔ)，通過(guò)非破壞性地方式探測(cè)材料內(nèi)部與表面的缺陷的大小、缺陷形狀以及缺陷的分布狀況，這些缺陷包括夾渣以及裂紋等等。

（三）超聲波探傷方法

管材超聲波探傷的方法是以沿外圓作周向掃查的橫波檢測(cè)為主要方式，其探傷的目的是檢測(cè)管材內(nèi)外壁的縱向裂紋。具體操作步驟是：

1、開(kāi)機(jī)：按電源鈕，儀器開(kāi)機(jī)。如果電池電量耗盡，儀器會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)，須充電5小時(shí)以上，再開(kāi)機(jī)使用。2、自檢：目前電子化儀器設(shè)有自檢程序，無(wú)須再用標(biāo)準(zhǔn)試塊（荷蘭試塊ⅡW2）檢測(cè)儀器的垂直、水平線性等性能。3、輸入?yún)?shù)：按選項(xiàng)按鈕輸入所要掃查的物資規(guī)格（外徑×壁厚），使用的斜探頭2.5MHz鏡面尺寸 （10×12、13×13）K（1、1.5、2）；再按通道按鈕（1-9通道）第1通道輸入聲速：斜探頭橫波3230m/s ，縱波5920m/s。k值：輸入折射角度，儀器自動(dòng)計(jì)算折射角度（45度K1-1.560度K2-2.5）。4、確定始波：在儀器顯示的坐標(biāo)面板上找到始波，通過(guò)位移按鈕移到坐標(biāo)0的位置。5、確定缺陷反射波：將探頭放置于同等規(guī)格及材質(zhì)的對(duì)比試塊上的人工U型刻槽，施以藕合劑（機(jī)油、化學(xué)漿糊、水等）并在探頭上施加一定的壓力（20-30N）作周向鋸齒形掃查，找出槽或孔的反射波，并確定最高反射波的位置。6、調(diào)節(jié)：通過(guò)增益按鈕將反射波調(diào)節(jié)到坐標(biāo)80%高度，記錄增益值，按位移按鈕位移到坐標(biāo)5的位置，開(kāi)啟報(bào)警聲音，并保存參數(shù)。7、掃查：在當(dāng)前的增益值的基礎(chǔ)上增加，作為超聲波掃查靈敏度，在待檢管體上進(jìn)行掃查，在探頭移動(dòng)的過(guò)程中要保證良好的聲接觸，其移動(dòng)的速度一般不超過(guò)100MM/S。8、評(píng)定：當(dāng)儀器報(bào)警時(shí)，在報(bào)警的位置作標(biāo)記，并將增益值降低4db，將探頭接觸于標(biāo)記處，作鋸齒形勻速運(yùn)動(dòng)。儀器報(bào)警，評(píng)定為有超標(biāo)信號(hào)反射；不報(bào)警，評(píng)定為無(wú)超標(biāo)信號(hào)反射。

二、超聲波探傷實(shí)際應(yīng)用中的存在問(wèn)題分析

在日常的超聲波探傷過(guò)程中由于人為因素、環(huán)境因素、設(shè)備因素、管理因素、技術(shù)因素等都會(huì)導(dǎo)致超聲波探傷的結(jié)果出現(xiàn)偏差。其中尤其以人的因素最為影響檢測(cè)結(jié)果，因?yàn)樯显V因素均是以人作為載體后才會(huì)產(chǎn)生作用。而人的因素又受思想情緒和操作方法錯(cuò)誤的影響。由于諸多方面的原因，至今仍在采用手動(dòng)管材探傷的方法檢測(cè)各類管材。這種方法檢測(cè)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且由于員工長(zhǎng)時(shí)間操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，檢驗(yàn)員長(zhǎng)時(shí)間彎腰操作，身體易疲勞，思想情緒會(huì)發(fā)生一些變化，容易萌生畏難和懈怠的思想和行為，有可能會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。同時(shí)，面對(duì)油田日益增長(zhǎng)的物資需求，待檢驗(yàn)物資量出現(xiàn)幾何式增長(zhǎng)，采用手動(dòng)管材探傷的方法檢測(cè)各類管材，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)“西部大慶”建設(shè)的需要。因此需對(duì)現(xiàn)有超聲波探傷方法進(jìn)行有效改進(jìn)。

三、如何改進(jìn)超聲波探傷方式

1、探傷設(shè)備的改進(jìn)

筆者通過(guò)長(zhǎng)期基層檢驗(yàn)崗位工作中不斷摸索、總結(jié)并結(jié)合實(shí)際與有經(jīng)驗(yàn)的基層操作人員交流探討，認(rèn)為應(yīng)該從現(xiàn)有檢測(cè)設(shè)備改進(jìn)上尋找突破口發(fā)明一件即省力、又能大大提高探傷效率，還能杜絕因人為因素導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確的探傷設(shè)備。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的摸索和調(diào)研，我們預(yù)想發(fā)明便攜式全自動(dòng)探傷車。

⑴便攜式全自動(dòng)探傷車的工作原理：將探傷儀、介質(zhì)、探頭、自動(dòng)噴淋裝置等檢測(cè)設(shè)備相對(duì)固定安裝在一輛可在管體上來(lái)回平行移動(dòng)的遙控車上，遙控車伸出的抓手控制楔塊上的雙探頭與管體表面進(jìn)行接觸，隨著遙控車的行走雙探頭對(duì)管體自動(dòng)完成360°圓周探傷工作，當(dāng)管材存在夾雜、分層、裂紋、表面缺陷和縱向表面缺陷等缺陷時(shí)，探傷儀就會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警聲，檢測(cè)人員聽(tīng)到報(bào)警后可對(duì)局部管體進(jìn)行重點(diǎn)、重復(fù)探測(cè)，以確定缺陷存在的位置并判定出缺陷的形式和程度。

⑵同傳統(tǒng)的探傷方式相比新的探傷方式的優(yōu)點(diǎn)：一是檢驗(yàn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度將大幅降低。二是探傷單根管材的檢驗(yàn)效率將大大提高。三是檢驗(yàn)的準(zhǔn)確率（探傷儀正常）可以得到保障。四是實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)的連續(xù)性。

2、超聲波探傷檢驗(yàn)流程的改進(jìn)

傳統(tǒng)的探傷檢驗(yàn)過(guò)程只是單純的按照檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，沒(méi)有科學(xué)規(guī)劃，現(xiàn)在我們運(yùn)用先進(jìn)的全面質(zhì)量管理PDCA循環(huán)程序?qū)⒊暡ㄌ絺麢z驗(yàn)現(xiàn)有的操作步驟進(jìn)行科學(xué)、規(guī)范、有效的歸納總結(jié)，形成相對(duì)固定的操作流程，并組織員工加以實(shí)踐和應(yīng)用。有效避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致的測(cè)量數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性。

總之，超聲波探傷是一門永無(wú)止境的學(xué)科，廣大檢驗(yàn)人員只有不斷掌握先進(jìn)的探傷知識(shí)和適宜的操作方法，在日常檢驗(yàn)工作中克服導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的諸多因素，并不斷在檢驗(yàn)流程、改良檢驗(yàn)工具，創(chuàng)新檢驗(yàn)方法，提高檢驗(yàn)員的操作技能上下工夫，才能有效確保管材檢驗(yàn)的質(zhì)量和水平。

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