海洋工程超聲儀器和探頭組合性能測試通用試塊的研發(fā)及應用

白明輝，刁海波，王猛，陳芝瑞，楊建昌，張勛

（海洋石油工程股份有限公司，天津，300452）

引言

試塊是工業(yè)超聲檢測中用于超聲儀器探頭系統(tǒng)性能測試校準和檢測校準的重要器材，目前海洋工程領域超聲檢測涉及API-RP-2X、ASME V、AWS D1.1/D1.1M和NB/T47013等多個標準規(guī)范，在測試超聲儀器和探頭的組合性能時需要準備相應標準規(guī)范所規(guī)定的試塊達8塊之多，易使測試者在測試時混淆試塊功能，易在測試過程中因頻繁更換試塊發(fā)生磕碰、擠壓等人身傷害，異地工程項目使用攜帶不便，同時上述較多數(shù)量標準試塊的購置與維護也增加了企業(yè)使用成本。為滿足海洋工程領域超聲檢測多個標準規(guī)范對儀器和探頭組合性能測試的不同要求，特研發(fā)了海洋工程超聲儀器和探頭組合性能測試通用試塊。

1 海洋工程超聲儀器和探頭組合性能測試通用試塊研發(fā)背景

1.1 海洋工程中涉及國內(nèi)外多個超聲檢測標準規(guī)范，現(xiàn)有超聲檢測儀器和探頭組合性能測試試塊按照各自標準規(guī)范要求自成體系，超聲檢測儀器和探頭組合性能測試需要在相應標準規(guī)定的試塊上進行，需按標準規(guī)范規(guī)定購置多套試塊，現(xiàn)有超聲檢測儀器和探頭組合性能測試試塊僅適用特定標準規(guī)范，通用性較差。

1.2 現(xiàn)有超聲檢測儀器和探頭組合性能測試試塊按照相應標準規(guī)范要求分別制作，數(shù)量較多，測試者測定時易產(chǎn)生混淆，造成測試錯誤，影響超聲檢測儀器和探頭組合性能測試報告的正確性；

1.3 現(xiàn)有超聲檢測儀器和探頭組合性能測試需在多個試塊上分別進行測試，在測試過程中需多次更換試塊完成不同功能測定，試塊更換過程中易造成磕碰，擠壓等人身傷害，存在安全隱患。

1.4 現(xiàn)有超聲檢測儀器和探頭組合性能測試涉及試塊數(shù)量較多，對于異地作業(yè)的工程項目攜帶不便，不利于異地工程項目的使用。

2 海洋工程超聲儀器和探頭組合性能測試通用試塊結(jié)構設計

海洋工程超聲儀器和探頭組合性能測試通用試塊的設計理念：將海洋工程超聲檢測常用標準規(guī)范中對測試儀器和探頭組合性能的要求進行梳理，同時將其所涉及的相關試塊進行了歸納比較，整理出需要集成到一起的組合性能測試功能清單，結(jié)合相關理論公式計算驗證對通用試塊進行尺寸設計，使其滿足清單中組合性能測試功能要求的同時，各功能測試能夠互不干擾，試塊設計同時實現(xiàn)體積較小化，功能集成化，試塊功能標識詳細化，異地項目攜帶便攜化，同時降低測試者在測試過程因頻繁更換試塊發(fā)生意外傷害的概率，便于測試者快速準確完成測試過程，便于工程項目中的測試推廣使用。

圖1 海洋工程超聲儀器和探頭組合性能測試通用試塊

海洋工程超聲儀器和探頭組合性能測試通用試塊的功能的詳細介紹，如下：

2.1 設計通用試塊，通過充分利用試塊的有效位置，實現(xiàn)試塊多功能、小體積，減少了測試試塊使用數(shù)量，便于工程項目攜帶，減少了測試過程發(fā)生人身傷害的概率，降低了企業(yè)使用成本；

2.2 集成了《承壓設備無損檢測NB/T47013.3-2015》[1]中測試儀器和探頭的組合性能的測定功能，包括水平線性、垂直線性、靈敏度余量、盲區(qū)（僅限直探頭）和遠場分辨力的測定，同時具備探頭入射點和角度的調(diào)校功能；

2.3 集成了《承壓設備無損檢測NB/T47013.10-2015》[2]中測試儀器和探頭的組合性能的測定功能，包括水平線性、垂直線性、靈敏度余量和-12dB聲束擴散角的測定，同時具備測定初始掃查面盲區(qū)高度的功能；

2.4 集成了《鋼結(jié)構焊接規(guī)范AWS D1.1/D1.1M》[3]中測試儀器和探頭的組合性能的測定功能，包括水平線性、垂直線性、靈敏度余量、分辨力的測定，同時具備設備調(diào)校和檢測基準靈敏度調(diào)校功能；

2.5 集成了《海洋結(jié)構制造超聲檢測推薦做法APIRP-2X》[4]中測試儀器和探頭的組合性能的測定功能，包括掃描線性、垂直線性、最低靈敏度和分辨力的測定，同時具備探頭入射點和角度的調(diào)校功能；

2.6 集成了《鍋爐及壓力容器規(guī)范第五卷-無損檢測ASME V》[5]中測試儀器和探頭的組合性能的測定功能，包括水平線性、垂直線性、最低靈敏度和分辨力的測定，同時具備探頭入射點和角度的調(diào)校功能。

3 海洋工程超聲儀器和探頭組合性能測試通用試塊的使用方法及適用范圍

海洋工程超聲儀器和探頭組合性能測試通用試塊的使用方法如下：

⑴將超聲儀器的抑制置于“0”或“斷”，其他調(diào)整取適量值；

⑵用探頭線將超聲儀器和探頭連接完畢；

⑶按照規(guī)定程序在通用試塊上指定區(qū)域測定儀器和探頭組合性能值。

試塊典型功能使用如圖2所示，其中位置1為擴散角測定，聲速校準，位置2為斜探頭角度校準，位置3為TOFD工藝盲區(qū)測定，位置4為分辨力測定，位置5為直探頭盲區(qū)測定；

圖2 試塊典型功能使用圖示

海洋工程超聲儀器和探頭組合性能測試通用試塊的適用范圍：海洋工程領域常用檢測標準規(guī)范（API-RP-2X、ASME V、AWS D1.1/D1.1M和NB/T47013）超聲儀器和探頭的組合性能測試。

4 結(jié)論

海洋工程領域超聲檢測常用標準規(guī)范中對測試儀器和探頭組合性能的要求及探頭入射點和角度等調(diào)校功能集成于一體。該通用試塊設計試驗表明，使用該通用試塊可快速測定且結(jié)果準確，給每次超聲儀器和探頭組合性能測試工作帶來較大便利。