在役長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫TOFD與RT檢測(cè)結(jié)果對(duì)比分析

武丁 王雪臣 張洪飛 張釗

海洋石油工程股份有限公司 山東青島 266500

1 射線檢測(cè)的特點(diǎn)

因X射線機(jī)受自身能量限制，對(duì)于壁厚較薄20mm以下（雙壁單影透照條件下）時(shí)較為適用。對(duì)于壁厚較大（焊縫厚度增大，X射線透照難度增大）常采用γ射線進(jìn)行檢測(cè)。與X射線檢測(cè)相比，采用γ射線檢測(cè)在役長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫，具有省時(shí)、省力、高效的優(yōu)點(diǎn)。因而，大部分厚壁在役長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫檢測(cè)通常采用γ射線進(jìn)行檢測(cè)[1]。

射線檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）射線檢測(cè)結(jié)果比較直觀，射線檢測(cè)底片上反映的圖像是缺陷的幾何投影形狀，因此對(duì)檢測(cè)結(jié)果評(píng)定較容易。

（2）焊縫中的缺陷定性容易，定量、定位也方便。

（3）檢測(cè)結(jié)果可以長(zhǎng)期保存。

射線檢測(cè)的不足：

（1）對(duì)體積型缺陷的檢測(cè)靈敏度高，對(duì)面積型缺陷的檢測(cè)靈敏度較低，若當(dāng)射線透照方向與面積型缺陷垂直時(shí)，射線就很難檢測(cè)出來(lái)，只有當(dāng)面積型缺陷與射線方向平行或接近平行時(shí)才能夠?qū)ζ溥M(jìn)行有效的檢測(cè)，因而為了提升缺陷檢出率，需借助于超聲波檢測(cè)進(jìn)行補(bǔ)充檢測(cè)。

（2）從環(huán)保和安全角度考慮，射線對(duì)周邊環(huán)境影響較大，對(duì)操作人員的身體產(chǎn)生傷害。

（3）若采用γ射線檢測(cè)時(shí)，考慮半衰期的影響，γ射線源會(huì)逐步衰減，單次曝光時(shí)間逐漸延長(zhǎng)；隨著曝光時(shí)間的延長(zhǎng)，底片的灰霧度會(huì)增大，清晰度會(huì)降低，影響缺陷檢出率。

2 TOFD檢測(cè)特點(diǎn)

TOFD衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)，是采用一發(fā)一收探頭工作模式。以焊縫檢測(cè)為例，在焊縫兩側(cè)，將一對(duì)頻率相同的縱波斜探頭相向?qū)ΨQ放置（入射角的范圍通常是45°-70°），一個(gè)作為發(fā)射探頭，另一個(gè)作為接收探頭。發(fā)射探頭發(fā)射的縱波從側(cè)面入射到被檢焊縫斷面，在無(wú)缺陷部位，接收探頭會(huì)接收到沿工件表面?zhèn)鞑サ闹蓖úǎ╨ateralwave）和底面反射波（backwallecho），而在有缺陷存在時(shí)，在上述兩波之間，接收探頭會(huì)接收到缺陷上端部和下端部的衍射波。根據(jù)直通波和由缺陷上下端點(diǎn)產(chǎn)生的衍射波及底波到達(dá)接收探頭的傳播時(shí)間差與聲速的關(guān)系，即可準(zhǔn)確地測(cè)出缺陷（如裂紋）的埋藏深度和自身高度。若有缺陷，缺陷上下端點(diǎn)形成的衍射波便在直通波之后，早于底面反射波到達(dá)之前被接收到。

3 檢測(cè)效率

TOFD檢測(cè)因其聲束指向性特點(diǎn)，焊縫覆蓋范圍大，只須進(jìn)行線性掃查，即可對(duì)焊縫完成掃查，平均5-10分鐘可完成1道直徑1016的長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫的檢測(cè)工作量，檢測(cè)完成后半小時(shí)內(nèi)便可以出結(jié)果。射線檢測(cè)因其需要經(jīng)歷曝光、洗片等環(huán)節(jié)，耗費(fèi)時(shí)間多，檢測(cè)周期較長(zhǎng)，檢測(cè)效率較低。以直徑1016mm的長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫為例，一般情況下，定向X射線機(jī)一次透照長(zhǎng)度不超過(guò)800mm，根據(jù)管電壓不同，拍片一次需要30-50min不等（甚至更長(zhǎng)）。γ射線源雖然一次拍片數(shù)量較多，但由于大部分采用雙壁單影曝光，根據(jù)γ源的活度和工件壁厚不同，透照時(shí)間一般在20-60min不等。因而，射線檢測(cè)從拍片開(kāi)始，經(jīng)底片沖洗到評(píng)定出結(jié)果需要約4-6小時(shí)時(shí)間，且射線檢測(cè)經(jīng)常由于照射角度、檢測(cè)位置、沖洗環(huán)節(jié)失誤等經(jīng)常造成廢片，還需要重新補(bǔ)拍。以1道Φ1422×30．8mm的在役長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫為例，采用TOFD檢測(cè)用時(shí)1-2小時(shí)天就可以完成該環(huán)焊縫的一次全面掃查工作并給出檢測(cè)結(jié)果，采用X射線檢測(cè)5-10小時(shí)才能完成環(huán)焊縫的拍片、洗片、評(píng)片，給出檢測(cè)結(jié)果。相比之下，在役長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫檢測(cè)時(shí)，TOFD檢測(cè)的檢測(cè)速度較快，效率較高[2]。

4 適用厚范圍

TOFD方法可以通過(guò)調(diào)整探頭的設(shè)置來(lái)確保對(duì)檢測(cè)區(qū)域的覆蓋和良好的檢測(cè)效果，適用于厚度為12-400mm的對(duì)接焊縫檢測(cè)，在此厚度范圍內(nèi)，該方法具有較高的缺陷檢出率和靈敏度。射線檢測(cè)方法在檢測(cè)厚工件時(shí)需要高能量的射線檢測(cè)設(shè)備，350kV便攜式X射線機(jī)透照厚度一般小于50mm，對(duì)厚度大于100mm的工件照相需要使用加速器或Co60，在在役長(zhǎng)輸管道檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)一般難以實(shí)現(xiàn)。此外，隨著被檢管道的壁厚增加，射線檢測(cè)的絕對(duì)靈敏度下降，小尺寸缺陷以及一些面積型缺陷漏檢的可能性也隨之增大。

5 安全性

TOFD是利用超聲波對(duì)工件缺陷狀況進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)人員無(wú)任何身體傷害且環(huán)保。射線檢測(cè)有較強(qiáng)的電離輻射危害，會(huì)對(duì)人體組織造成損傷，因此射線檢測(cè)作業(yè)時(shí)需要對(duì)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行清場(chǎng)并封閉或者隔離，射線檢測(cè)工作人員的受照劑量也有著嚴(yán)格的限制。隨著近年來(lái)公共安全的不斷加強(qiáng)，射線檢測(cè)的安全要求也越來(lái)越嚴(yán)格。

6 局限性

任何一種檢測(cè)方法的應(yīng)用都有局限性，TOFD檢測(cè)和射線檢測(cè)也不例外。射線檢測(cè)的結(jié)果雖然直觀，但是較難檢測(cè)出焊縫中存在的細(xì)小裂紋和層間未熔合；當(dāng)長(zhǎng)輸管道直徑較大采用γ射線源進(jìn)行中心曝光法時(shí)，較難檢測(cè)出焊縫中存在的面狀缺陷；此外，射線檢測(cè)較難確定缺陷的埋藏深度和自身高度。TOFD檢測(cè)雖然能較為準(zhǔn)確地檢測(cè)出缺陷的長(zhǎng)度、自身高度和埋藏深度，但是較難檢測(cè)出掃查表面和近表面存在的缺陷，也較難確定缺陷的性質(zhì)?？梢砸罁?jù)合理的工藝改善減小[3]。

7 結(jié)語(yǔ)

在長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫檢測(cè)中，TOFD檢測(cè)技術(shù)在一定條件下可以代替射線檢測(cè)，隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，TOFD技術(shù)在我國(guó)將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用前景。

對(duì)射線檢測(cè)結(jié)果和TOFD檢測(cè)結(jié)果不一致時(shí)，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)對(duì)象和可能的缺陷類(lèi)型進(jìn)行理論分析，輔助UT、MT等其他檢測(cè)方法進(jìn)行補(bǔ)充檢測(cè)。

TOFD檢測(cè)技術(shù)具有缺陷檢出率較高、實(shí)時(shí)成像記錄、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫檢測(cè)是一種新型有效的無(wú)損檢測(cè)方法。