海底管道AUT檢驗(yàn)工藝評(píng)價(jià)方法研究

裴彪等

摘要：海底管道AUT檢驗(yàn)工藝是以焊縫區(qū)域劃分為基礎(chǔ)，通過A-scan帶狀圖的波幅和時(shí)間顯示，參考相應(yīng)的體積通道，MAP通道和TOFD通道的B-scan顯示，以評(píng)定焊縫的焊接質(zhì)量。目前，常規(guī)海底管道環(huán)焊縫的AUT檢測(cè)工藝的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是參照WORKMAN SHIP和ECA（工程臨界評(píng)價(jià)）執(zhí)行，因此，焊縫AUT檢驗(yàn)工藝的穩(wěn)定性、可靠性和高度定量精度顯得尤為重要。本文通過進(jìn)行AUT系統(tǒng)的重復(fù)性試驗(yàn)、溫度靈敏度試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)以及對(duì)比分析AUT檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)缺陷高度定量和SALAMI宏觀切片試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以評(píng)價(jià)海底管道環(huán)焊縫AUT檢驗(yàn)工藝。

關(guān)鍵詞：AUT，區(qū)域劃分檢測(cè)法， A-scan，帶狀圖，B-scan，WORKMAN SHIP， ECA

引言

目前，最常用的海底管道環(huán)焊縫的檢測(cè)方法為AUT檢測(cè)，并且常規(guī)的AUT檢驗(yàn)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為WORKMAN SHIP[1]和ECA[1，3]（工程臨界評(píng)價(jià)）。他們是根據(jù)缺陷的高度和缺陷的長(zhǎng)度綜合評(píng)價(jià)焊縫的焊接質(zhì)量。因此，為了更加精確的評(píng)定海底管道焊縫的焊接質(zhì)量，AUT檢驗(yàn)系統(tǒng)的測(cè)高和測(cè)長(zhǎng)精度變得尤為重要。

本文根據(jù)一系列AUT系統(tǒng)綜合性能測(cè)試試驗(yàn)，并對(duì)比分析AUT檢驗(yàn)和SALAMI[1]宏觀切片方法，最終評(píng)價(jià)海底管道環(huán)焊縫AUT檢驗(yàn)工藝的可靠性。

1.試驗(yàn)焊縫

在管料坡口位置按照設(shè)計(jì)人工缺陷規(guī)格加工深度為1mm的槽，然后，在槽內(nèi)放置相應(yīng)尺寸的鋸條再進(jìn)行焊接，經(jīng)過SALAMI切片對(duì)比，確定此法加工的人工缺陷滿足工藝評(píng)定研究精度要求。本次AUT檢測(cè)工藝評(píng)定試驗(yàn)總共加工了包括根部未焊透、側(cè)壁未熔合、蓋面未熔合、層間未熔合、密集氣孔、夾渣等88個(gè)試驗(yàn)焊縫共440個(gè)人工缺陷。

2.工藝評(píng)定試驗(yàn)

2.1. AUT系統(tǒng)重復(fù)性試驗(yàn)

AUT檢測(cè)工藝研究時(shí)，為了驗(yàn)證AUT檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及重復(fù)掃查各個(gè)通道的dB值偏差在可接收的范圍內(nèi)（2dB[1，3]），需要對(duì)AUT系統(tǒng)進(jìn)行一系列的重復(fù)性試驗(yàn)[1，3]確保系統(tǒng)的可重復(fù)性。

首先在J型試塊上進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)的初始掃查作為試驗(yàn)基準(zhǔn)，隨后將試塊中心線放置在12點(diǎn)鐘位置進(jìn)行10次連續(xù)掃查，將設(shè)置中每個(gè)區(qū)域dB值一一記錄并與基準(zhǔn)掃查參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。

然后將試塊中心線放置在6點(diǎn)鐘位置進(jìn)行10次連續(xù)掃查，將設(shè)置中每個(gè)區(qū)域dB值一一記錄并與基準(zhǔn)掃查參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。

通過對(duì)比，重復(fù)性試驗(yàn)中各個(gè)通道靈敏度誤差最大為1.3dB，滿足標(biāo)準(zhǔn)不超過2dB的要求，符合可重復(fù)性工藝要求[1，3]。

2.2. 溫度靈敏度試驗(yàn)

在溫度靈敏度試驗(yàn)[1，3]中，首先對(duì)校準(zhǔn)試塊進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)的初始掃查作為試驗(yàn)基準(zhǔn)，隨后在常溫的試驗(yàn)焊縫上進(jìn)行一次掃查，然后將試驗(yàn)焊縫加熱到70℃進(jìn)行一次掃查，在四分鐘之內(nèi)掃查一次校準(zhǔn)試塊并快速掃查一次加熱到70℃的焊縫，如此重復(fù)15次，將試驗(yàn)焊縫中各個(gè)缺陷的信號(hào)幅值一一記錄并進(jìn)行對(duì)比分析。

通過對(duì)比，溫度靈敏度試驗(yàn)中各個(gè)缺陷靈敏度誤差最大為1.94dB，滿足標(biāo)準(zhǔn)不超過2dB的要求，符合溫度靈敏度[1，3]工藝要求。

2.3. 可靠性試驗(yàn)

在重復(fù)性試驗(yàn)以及溫度靈敏度試驗(yàn)完成后，需要對(duì)所有加工的88個(gè)試驗(yàn)焊縫440個(gè)人工缺陷進(jìn)行可靠性掃查[1，3]。并將每個(gè)缺陷位置，指示長(zhǎng)度，分區(qū)高度，缺陷類型一一進(jìn)行記錄，并與宏觀切片數(shù)據(jù)進(jìn)行一一對(duì)比分析，以評(píng)價(jià)AUT檢測(cè)工藝。

可靠性掃查中首先進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)的試塊初始掃查，然后按照順時(shí)針方向掃查試驗(yàn)焊縫，再進(jìn)行一次試塊掃查，隨后按照逆時(shí)針方向掃查試驗(yàn)焊縫，最后進(jìn)行一次試塊掃查即可完成一次可靠性掃查。

3.破壞性試驗(yàn)

當(dāng)所有的AUT掃查試驗(yàn)完成之后，為了更加精確的評(píng)估AUT檢驗(yàn)工藝[2，4]，將所有選定的缺陷進(jìn)行宏觀切片試驗(yàn)。

4.數(shù)據(jù)對(duì)比分析

由于在焊縫中設(shè)計(jì)的缺陷的高度[1，3]和可能在焊接完成后發(fā)生變化，因此，在所有試驗(yàn)焊縫的掃查完成之后，對(duì)相應(yīng)的缺陷進(jìn)行一一的宏觀切片（SALAMI切片法），以確定焊接完成后缺陷的實(shí)際高度。部分對(duì)比分析數(shù)據(jù)如下表2所示：

由表2的數(shù)據(jù)得知，與缺陷的SALAMI宏觀切片數(shù)據(jù)對(duì)比，AUT檢驗(yàn)工藝對(duì)根部缺陷高度的定量精度誤差最大為0.5mm，對(duì)層間缺陷高度定量精度誤差最大為1.1mm，對(duì)蓋面缺陷高度定量精度誤差最大為0.5mm。

5.結(jié)論

本文通過對(duì)AUT檢測(cè)工藝進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)、溫度靈敏度試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)重復(fù)性試驗(yàn)中AUT各個(gè)通道靈敏度誤差最大為1.3dB，溫度靈敏度試驗(yàn)中最大誤差為1.94dB；并經(jīng)過宏觀切片數(shù)據(jù)與AUT檢測(cè)工藝評(píng)定數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)AUT檢測(cè)工藝高度定量精度誤差最大為1.1mm，對(duì)海底管線環(huán)焊縫的焊接質(zhì)量評(píng)定具有很好的指導(dǎo)作用，并大大提升了AUT檢測(cè)工藝的置信水平。

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