管道焊縫無損檢測綜合方法研究

張?zhí)煊?，高望，張志陽，金燕南，張效?/p>

（吉林寰球和創(chuàng)機械制造清洗有限公司，吉林 吉林 132000）

隨著天然氣能源成為我國主要的清潔能源之一，開始大量的使用在我國的能源安全供給中，要想讓天然氣運送到家家戶戶中，就離不開管道輸送。但是，一旦管道在輸送過程中出現(xiàn)了破損、裂痕等情況就極易發(fā)生能源泄露以及爆炸，從而危害到人民群眾的安全，因此，管道焊縫的質(zhì)量直接影響到了管道結(jié)構(gòu)的整體性和安全性。為了更好地檢查管道焊縫的質(zhì)量，一般采取管道焊縫的無損檢測技術(shù)，無損檢測技術(shù)是判定管道焊縫是否合格、完整、安全的關(guān)鍵手段，采用合適的無損檢測技術(shù)可以更好地判斷出管道的質(zhì)量。為了更好地減少管道事故，提高管道運輸能源的社會效益和經(jīng)濟效益，我國需要不斷提高管道焊縫無損檢測技術(shù)，從而及時地修復(fù)管道焊縫中的缺陷，保證管道焊縫的完整性、安全性、可靠性。

1 管道焊縫概述

管道焊縫主要是指通過適當(dāng)?shù)奈锢矸绞綇亩B接管道與管道，使得管道和管道兩個固態(tài)物體產(chǎn)生原子間的結(jié)合力而連接在一起。管道焊縫是打造大規(guī)模管道系統(tǒng)的關(guān)鍵要素，激光焊是常見的管道焊縫技術(shù)，具有較高能量、較高精度的特點，可以適用于大口徑的管道焊縫。隨著激光焊縫技術(shù)的不斷成熟，激光焊縫技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣，并且在管道焊縫過程中也展現(xiàn)出來了更多的優(yōu)良性能，例如防止熱裂和冷裂的能力。激光焊縫技術(shù)中的組織晶粒較細，在進行管道焊縫中可以有效地防止熱裂紋的產(chǎn)生，再加上焊縫速度較高管道熱烈變敏感度也會變低，激光焊縫技術(shù)加熱區(qū)域小，對于管道焊縫具有著重要的意義，因此激光焊縫金屬成為了管道焊縫先進制造技術(shù)，可以將管道焊縫過程簡單化、集中化、自動化。

2 管道焊縫中存在的缺陷分析

管道焊縫過后由于連接件直接會產(chǎn)生較小的相對位移，就會進而引起管道出現(xiàn)相應(yīng)的裂縫和缺陷，管道裂縫的存在會影響到管道焊縫的質(zhì)量和安全使用，不利于管道的結(jié)構(gòu)強度和耐腐蝕性能。常見的管道焊縫缺陷包括氣孔、裂紋、夾渣等。

管道在進行焊縫時會由于空氣中的水分或金屬內(nèi)的水分產(chǎn)生氣孔，氣孔若是出現(xiàn)在管道焊縫的表面便很容易被發(fā)現(xiàn)，但若是在管道內(nèi)部則需要通過無損檢測技術(shù)才能夠發(fā)現(xiàn)。焊縫氣孔產(chǎn)生的原因有材料表面不清潔或者焊縫前處理不當(dāng)?shù)?，氣孔的出現(xiàn)常常會導(dǎo)致管道出現(xiàn)相應(yīng)的不穩(wěn)定性，在使用管道的過程中及其容易出現(xiàn)相應(yīng)的裂痕。裂紋也常常是管道在進行焊縫中出現(xiàn)的缺陷，常見的管道裂紋根據(jù)不同的特性具有不同的劃分方法，熱裂紋、冷裂紋便是常見的裂紋劃分方法，熱裂紋是由于管道焊縫過程中產(chǎn)生的高溫導(dǎo)致的，但是，冷裂紋卻是由于焊縫過后溫度產(chǎn)生較大的變化導(dǎo)致的裂紋，冷裂紋對于管道的危害很大，容易導(dǎo)致管道脆裂。

3 管道焊縫的無損檢測技術(shù)分析

3.1 無損檢測技術(shù)概述

無損檢測技術(shù)是管道焊縫評價和檢測不可缺少的有效工具，主要是指在不損傷被減材料、工作或設(shè)備的前提下，采用某些物理方法來測定管道的物理性能，從而判定管道焊縫是否合格，無損檢測是一種經(jīng)濟環(huán)保、又能迅速檢測產(chǎn)品性能質(zhì)量的技術(shù)。

無損檢測技術(shù)表示利用了材料在射線輻射、彈性波下的性質(zhì)，在管縫焊接中，無損檢測技術(shù)常常用于檢測管道焊縫接頭，從而及時發(fā)現(xiàn)管道焊縫接頭中的缺陷，避免管道危險事故的發(fā)生。無損檢測技術(shù)是管道焊接工程結(jié)束后的重要步驟，通過檢測管道焊縫的質(zhì)量發(fā)現(xiàn)管道焊縫內(nèi)部的缺陷，常用的無損檢測方法有紅外無損檢測技術(shù)、超聲無損檢測技術(shù)以及綜合無損檢測技術(shù)，都是以不損害預(yù)期使用信號可用性的方法來檢查管道焊縫材料，從而來評定管道焊縫的完整性和質(zhì)量。

3.2 紅外無損檢測技術(shù)分析

紅外無損檢測技術(shù)主要是通過目標(biāo)的紅外光譜來對目標(biāo)物體進行相應(yīng)的識別和分析，紅外無損檢測技術(shù)運用在管道焊縫檢測中有許多優(yōu)點，例如，環(huán)境適應(yīng)好、隱蔽性強、體積小便操作等。紅外無損檢測技術(shù)無論是在白天還是黑夜都能正常工作，不容易受到干擾信號的影響，能夠有效地識別偽裝目標(biāo)，目前，紅外無損檢測技術(shù)被廣泛運用在管道焊縫檢測中，可以有效地對金屬管道的缺陷進行直觀顯示。

紅外無損檢測技術(shù)主要是利用率管道的紅外光譜、圖像等信息，在不接觸管道材料的前提下仍然能根據(jù)紅外線譜來探求物體內(nèi)部的情況和瑕疵以及表面溫度的情況，紅外線無損檢測技術(shù)在檢測出管道內(nèi)部的缺陷后，便可以使用動態(tài)和靜態(tài)目標(biāo)溫度變化的跟蹤檢測以及常規(guī)檢測，根據(jù)檢測結(jié)果直觀易懂、快捷方便找到管道裂痕情況。除此之外，紅外無損檢測技術(shù)還可以對管道中的熱流加以測量，消除到管道焊縫中的局部缺陷。

3.3 超聲無損檢測技術(shù)分析

超聲波無損檢測技術(shù)主要是在利用脈沖反射的方法檢測管道焊縫過程中的工作缺陷，其中，包括缺陷回波法、地波法等等，再加上超聲波具有波長短、聲速好的特點，可以在較短時間內(nèi)迅速集中力量，從而實現(xiàn)穿透管道內(nèi)部進行相應(yīng)的檢測的目的。超聲波無損檢測技術(shù)是利用超聲波的巨大能量對管道進行相應(yīng)的檢測，超聲波之間的信號波動是超聲波無損檢測技術(shù)的關(guān)鍵，也是評定和檢測管道焊縫的質(zhì)量和性能。

TOFD 超聲波無損檢測技術(shù)是近幾年出現(xiàn)的管道焊縫檢測技術(shù)，相比傳統(tǒng)的超聲波檢測技術(shù)，TOFD 超聲波無損檢測技術(shù)內(nèi)部裝有放大器，可以利用超聲波衍射原理來檢測管道內(nèi)部的缺陷，除此之外，超聲波具有較強的能量，從而提升了超聲波中的信噪比，信噪比的增加便能一定程度上提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，TOFD 超聲波檢測技術(shù)比紅外無損檢測技術(shù)具有較高的缺陷定位精度，能夠?qū)Ω?、體積更大的管道進行更為精準(zhǔn)的缺陷檢測。

3.4 管道焊縫的綜合無損檢測技術(shù)

為了更好地加強管道焊縫檢測技術(shù)，在進行管道焊縫檢測過程中，可以采用紅外線+TOFD 超聲波檢測技術(shù)，兩種檢測技術(shù)通過使用可以有效地解決兩者的不足，相互補充、取長補短，將檢測效果達到極致，我們稱這樣的管道檢測技術(shù)為綜合無損檢測技術(shù)。

紅外無損檢測技術(shù)可以利用管道物體表面的二維碼溫度進行相應(yīng)的檢測，根據(jù)紅外線熱度準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)管道焊縫中的缺陷和不足；超聲波具有良好的指向性、能量大，TOFD 超聲波無損檢測技術(shù)可以利用更高的信噪比、能量以及穿透力來檢測厚度更大的管道，因此，TOFD 超聲波無損檢測技術(shù)大量應(yīng)用于厚度更大的管道焊縫檢測過程，但是，在檢測金屬管道焊縫的缺陷時，單純地采用一種無損檢測技術(shù)是無法達到相應(yīng)的效果，可以將紅外檢測技術(shù)與TOFD 超聲波無損檢測技術(shù)相結(jié)合，不僅可以將TOFD 超聲波無損檢測技術(shù)的穿透力發(fā)揮到極致，還可以用紅外無損檢測技術(shù)強化檢測過程中的準(zhǔn)確性，從而有效地對不同厚度的管道進行相應(yīng)的檢測。

4 結(jié)語

綜上所述，管道目前成了我國天然氣能源運輸?shù)年P(guān)鍵成為，為了更好地進行天然氣的管道運輸，就需要利用焊縫技術(shù)來建立規(guī)模龐大的管道運輸系統(tǒng)，但是，在管道焊縫過程中常常會出現(xiàn)裂縫等問題，因此，無損檢測技術(shù)是完善管道焊縫過程的關(guān)鍵技術(shù)。為了更好地在檢測管道焊縫的性能和質(zhì)量，需要正確的在不同的管道中使用合適的無損檢測技術(shù)，正確地運用紅外無損檢測技術(shù)、超聲波無損檢測技術(shù)、綜合無損檢測技術(shù)，從而才能提高管道焊縫的質(zhì)量和性能。