凝析氣田開發(fā)項(xiàng)目管線基于無損檢測工藝的檢驗(yàn)方法

李瑞蓮，付維民，牟惟義

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300000）

1 研究背景

一般采用超聲波檢測和射線檢測對待檢焊縫內(nèi)部進(jìn)行探傷。

超聲波檢測（UT），通過超聲波與待檢測設(shè)備間反射、衍射和折射，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行探傷的功能。UT 檢測能夠?qū)υO(shè)備實(shí)現(xiàn)：宏觀整體上的設(shè)備結(jié)構(gòu)缺陷檢測；對設(shè)備的幾何外觀參數(shù)進(jìn)行精確測量；對設(shè)備內(nèi)部微觀層面上的應(yīng)力狀況、力學(xué)性能的改變進(jìn)行測量。超聲波檢測工作原理主要依據(jù)了超聲波在各種傳播介質(zhì)中的傳輸，過程為聲源產(chǎn)生超聲波，通過將聲源產(chǎn)生的超聲波傳入待檢測試驗(yàn)件；超聲波在待檢測試驗(yàn)件中傳導(dǎo)，與其中的空腔、空洞、特殊結(jié)構(gòu)會(huì)影響應(yīng)力狀況、力學(xué)性能的缺陷進(jìn)行相互作用；和空腔、空洞、特殊結(jié)構(gòu)、會(huì)影響應(yīng)力狀況、力學(xué)性能的缺陷進(jìn)行相互作用后的反射超聲波被接收設(shè)備接收；經(jīng)過接收設(shè)備的分析與解讀，評(píng)估待檢測試驗(yàn)件內(nèi)部是否有會(huì)影響應(yīng)力狀況、力學(xué)性能的缺陷，并對缺陷的嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)估。

射線檢測（RT），其原理是將強(qiáng)度均勻的射線穿越待檢測試驗(yàn)件時(shí)，試驗(yàn)件的實(shí)體結(jié)構(gòu)、空腔、空洞、特殊結(jié)構(gòu)、會(huì)影響應(yīng)力狀況、力學(xué)性能的缺陷會(huì)對射線造成不同程度上的能量衰減，從而讓檢驗(yàn)人員能夠探知是否有會(huì)影響應(yīng)力狀況、力學(xué)性能的缺陷，并對缺陷的嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)估。射線檢測分為四種，基于激發(fā)源不同，分別為X、γ、中子流和高能粒子流，在工業(yè)檢驗(yàn)上應(yīng)用廣泛的一般為X 射線及γ 射線。射線應(yīng)用于產(chǎn)品檢驗(yàn)的開始時(shí)間為1896 年，首先由英國的EdWards 和Radcliffe 開始應(yīng)用。

凝析氣田是一種非常規(guī)的氣田，在該類型的氣田中，凝集的碳?xì)浠衔镌诓煌臏囟取毫l件下是氣態(tài)物質(zhì)，在地層的溫度、壓力發(fā)生變化后，呈現(xiàn)氣態(tài)狀況的碳?xì)浠衔飼?huì)變?yōu)橐簯B(tài)。凝析氣田開采出來的油質(zhì)較輕、純度較高，部分凝析氣田開采出來后甚至無需煉化處理便可使用，作為高采收率的凝析氣田在我國的石油工業(yè)中占據(jù)著越來越重要的角色。其開發(fā)、勘探的管線質(zhì)量要求較高，石油企業(yè)通過無損檢測工藝對管線會(huì)影響應(yīng)力狀況、力學(xué)性能的缺陷進(jìn)行檢測。

文章以凝析氣田開發(fā)項(xiàng)目為例，介紹了管線射線檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)工藝和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

2 試驗(yàn)準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行試驗(yàn)之前，應(yīng)熟悉以下標(biāo)準(zhǔn)，并擁有相關(guān)的人員資質(zhì)，相關(guān)設(shè)備條件：

1）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：ASME B31.3 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、ASTM E142質(zhì)量控制方法、美國材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)ASTM E747 線型像質(zhì)計(jì)的材料分類的標(biāo)準(zhǔn)操作方法；

2）人員資質(zhì)：射線底片評(píng)定人員應(yīng)具有美國無損檢測學(xué)會(huì)SNT-TC-1A II 級(jí)資質(zhì)證書或同等資質(zhì)；

3）射線設(shè)備：X-ray equipment；

4）伽瑪源：使用銥192 放射性同位素，有效地焦點(diǎn)尺寸為3 mm×3 mm，中國丹東產(chǎn)。

進(jìn)行射線之前，應(yīng)對焊道及附近區(qū)域進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，如必要，用任何方法進(jìn)行加工，保證外觀滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。由于放射線存在人員健康風(fēng)險(xiǎn)，故射線操作時(shí)，作業(yè)人員需要隨身攜帶劑量報(bào)警儀。并將作業(yè)區(qū)域用安全繩圈起，并使用閃光報(bào)警燈，以防止人員誤入。作業(yè)過程中，對管路及附近作業(yè)廠房用倫琴計(jì)輻射監(jiān)測。本項(xiàng)目源的倫琴計(jì)輻射活度要限于50 ci。計(jì)算安全距離應(yīng)根據(jù)GB132—2002，校準(zhǔn)輻射監(jiān)控器應(yīng)根據(jù)被測放射源的活度和類型。

3 試驗(yàn)的位置標(biāo)記

沿放射試驗(yàn)結(jié)果中焊縫長度方向，準(zhǔn)確標(biāo)示每一道焊縫，以及每一道焊縫的被拍照部份。為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，焊縫上的標(biāo)記不能被擦除。沿焊縫使用一個(gè)帶有刻度的、并在上邊標(biāo)有鉛字的帶子，來進(jìn)行焊縫標(biāo)記，保證缺陷的精確定位。膠片暗袋應(yīng)當(dāng)采用柔性暗袋。膠片至少應(yīng)有25 mm 的搭接量，以確保焊縫進(jìn)行了全部檢驗(yàn)。

在兩張搭接片子上，在搭接部位應(yīng)有一個(gè)特定的鉛字。每張底片都應(yīng)當(dāng)用鉛字，至少標(biāo)明下述信息：工程名稱或工件名稱，接頭編號(hào)，接頭片子編號(hào)，拍片日期，焊工號(hào)，材料的厚度或直徑。

4 射線照相技術(shù)的選擇及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)當(dāng)盡量采用單壁透照技術(shù)。當(dāng)基于材料、試件樣式的限制，不能采用單壁透照時(shí)，可以采用雙壁透照，單壁透照技術(shù)的典型方案見圖1，在管路內(nèi)部，待檢驗(yàn)焊縫位置安置標(biāo)識(shí)6 項(xiàng)（工程名稱或工件名稱，接頭編號(hào)，接頭片子編號(hào)，拍片日期，焊工號(hào)，材料的厚度或直徑）內(nèi)容的底片，在管路外側(cè)，正對底片位置安置射線源，通過射線源對待檢驗(yàn)焊縫位置進(jìn)行X射線放射，在底片上接收能量衰減后的射線，通過對底片上焊縫投影進(jìn)行解讀，來判斷焊縫上是否存在會(huì)影響應(yīng)力狀況、力學(xué)性能的缺陷。

單壁透照技術(shù)還可以用以圖2 的方案進(jìn)行。

遇到單壁透照不適用的工況，則需要雙壁透照方式。讓檢測射線穿過兩層管壁，在放膠片處的關(guān)鍵焊縫位置進(jìn)行成像。在焊縫關(guān)鍵位置進(jìn)行足量輻射值、足夠次數(shù)的反復(fù)探測，以保證能夠覆蓋所要求的檢驗(yàn)范圍。對于公稱外徑小于或等于89 mm 的管線或其他元件焊縫，則需要采用雙壁透照方式，讓信號(hào)發(fā)射源發(fā)出的射線通過兩層、甚至多層管壁，使數(shù)層管壁的焊縫在同一張膠片上成像。僅對雙壁雙影透照方式，透度計(jì)應(yīng)當(dāng)放置在源側(cè)。應(yīng)當(dāng)注意，不能滿足幾何不清晰度需求的情況時(shí)，雙壁單影透照為首選方案。

雙壁透照技術(shù)的典型方案見圖3。

試驗(yàn)得到的底片，應(yīng)首先由試驗(yàn)方有經(jīng)驗(yàn)并且經(jīng)認(rèn)證批準(zhǔn)的技師進(jìn)行評(píng)定，然后由業(yè)主或第三方進(jìn)行評(píng)片。保證檢測環(huán)境或者檢測試驗(yàn)室提供柔和的背景亮度保證在感光后的膠片上不存在陰影或眩光，或者異常衍射的情況。放射報(bào)告解析設(shè)備應(yīng)有一個(gè)光亮度足夠強(qiáng)的可調(diào)節(jié)發(fā)光源，便于在試驗(yàn)設(shè)定黑度范圍內(nèi)觀察透度計(jì)的基本孔、編號(hào)線。整個(gè)分析過程需要保證底片邊緣以外的光線，底片低黑度部位的光線不會(huì)對膠片的解讀產(chǎn)生影響。

按照業(yè)主規(guī)格書和ASME B31.3 進(jìn)行評(píng)判，射線底片應(yīng)該能夠識(shí)別，保存在建造期間的任何階段。底片結(jié)果和檢驗(yàn)報(bào)告在完工后應(yīng)保存射線記錄至少五年。

5 結(jié)語

無損檢測常規(guī)方式有四種：射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測和滲透檢測。超聲波檢測（UT），通過超聲波與設(shè)備間相互作用、反射，來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行探傷的功能。射線檢測（RT），其原理是將強(qiáng)度均勻的射線穿越待檢測試驗(yàn)件時(shí)，試驗(yàn)件的實(shí)體結(jié)構(gòu)、空腔、空洞、特殊結(jié)構(gòu)、會(huì)影響應(yīng)力狀況、力學(xué)性能的缺陷會(huì)對射線造成不同程度上的能量衰減，從而讓檢驗(yàn)人員進(jìn)行試驗(yàn)件的質(zhì)量評(píng)估。

文章以凝析氣田開發(fā)項(xiàng)目為例，通過執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、人員資質(zhì)；試驗(yàn)的位置標(biāo)記；單壁透照技術(shù)方案和雙壁透照技術(shù)方案的選擇，介紹了管線射線檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)工藝和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。