鉆井平臺樁腿齒條曲面角焊縫的相控陣超聲檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鉆井平臺樁腿齒條曲面角焊縫的相控陣超聲檢測方法，待檢測的角焊縫為弧形弦管與齒條板之間的角焊縫，包括：將相控陣超聲波入射至所述弧形弦管的外弧面以檢測所述角焊縫中的缺陷，其中，該相控陣超聲波的橫波入射角為35°至75°，該相控陣超聲波的入射點與所述角焊縫位于齒條板一側(cè)坡口面的距離為70mm至140mm。本發(fā)明能夠顯著提高缺陷檢出率和檢測效率。
【專利說明】鉆井平臺粧腿齒條曲面角焊縫的相控陣超聲檢測方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆井平臺樁腿齒條曲面角焊縫的相控陣超聲檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋石油鉆井平臺長期處于惡劣的海洋環(huán)境中，建造質(zhì)量是保證其安全作業(yè)的重要條件，而保證焊接質(zhì)量是其關(guān)鍵所在，因此鉆井平臺建造過程的焊接質(zhì)量的檢測是建造質(zhì)量的重要保證。
[0003]自升式鉆井平臺樁腿齒條的曲面角焊縫是鉆井平臺的關(guān)鍵部件，其焊接質(zhì)量的好壞，直接影響其使用情況和安全。因樁腿齒條曲面角焊縫存在曲率問題，目前只能使用常規(guī)超聲波進行檢測，使得現(xiàn)場檢測存在很大的難度，主要體現(xiàn)在:通過手工常規(guī)超聲波檢測效率較低，需要投入的人力過多，定量和定位難，同時檢測重復性差、可靠性較低。如何實現(xiàn)高效、保質(zhì)的無損檢測成為必須攻克的難題。
[0004]因此，需要一種新的檢測方法來克服自升式鉆井平臺樁腿齒條曲面角焊縫常規(guī)超聲波檢測的缺點，提高缺陷檢出率和檢測效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鉆井平臺樁腿齒條曲面角焊縫的相控陣超聲檢測方法，能夠提高缺陷檢出率和檢測效率。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鉆井平臺樁腿齒條曲面角焊縫的相控陣超聲檢測方法，待檢測的角焊縫為弧形弦管與齒條板之間的角焊縫，包括:將相控陣超聲波入射至所述弧形弦管的外弧面以檢測所述角焊縫中的缺陷，其中，該相控陣超聲波的橫波入射角為35°至75°，該相控陣超聲波的入射點與所述角焊縫位于齒條板一側(cè)坡口面的距離為70謹至140mm。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述弧形弦管為管徑式弦管，所述弧形弦管的管徑為Φ381ι?πι?Φ444ι?πι,所述弧形弦管的管壁厚度為32mm?45mm。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述角焊縫的坡口的角度為30°至60°。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述相控陣超聲波的入射點沿所述弧形弦管的長度方向直線掃查。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述方法在該角焊縫焊接完成72小時后進行。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0012]本發(fā)明實施例的檢測方法采用相控超聲波進行檢測，克服了常規(guī)超聲波檢測效率低下、定量和定位難、檢測重復性差、可靠性較低等問題，結(jié)合直線掃查方式，檢測效率比傳統(tǒng)檢測方式高6倍以上，勞動力可以減少30%。
[0013]進一步而言，本發(fā)明實施例給出了檢測的優(yōu)選參數(shù)范圍，相控陣超聲波的橫波入射角為35°至75° ,入射點距離角焊縫靠近齒條板一側(cè)坡口面的距離為70mm至140mm，采用該優(yōu)選參數(shù)，檢出率可以提高20 %以上。[0014]另外，本發(fā)明實施例的相控陣超聲檢測方法能夠以電子圖像存儲檢測結(jié)果，更有利于缺陷的識別和分析，便于長期保存和監(jiān)督。而且本發(fā)明實施例的方法可以實現(xiàn)半自動或者自動檢測，效率更高，而且可以克服人為因素對于檢測結(jié)果的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實施例的相控陣超聲檢測方法中待檢測的工件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明實施例的相控陣超聲檢測方法中橫波在工件中的傳播方向示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0018]相控陣超聲波檢測是通過控制換能器中各陣元的激勵脈沖時間延遲，改變各陣元發(fā)射(或接收)聲波到達(或來自)物體內(nèi)某點時的相位關(guān)系，達到聚焦和聲束偏轉(zhuǎn)的效果，利用延遲電路的電子技術(shù)來控制相控陣探頭合成，實現(xiàn)超聲波發(fā)射、接收的功能。相控陣探頭有多個小晶片，每一個晶片被獨立地激發(fā)，根據(jù)各晶片相對于被檢測目標的不同聲程，施加不同的延遲時間，以實現(xiàn)聲束的角度和聚焦點的變化，從而實現(xiàn)缺陷檢測的技術(shù)。
[0019]參考圖1，圖1示出了本實施例的待檢測的工件的截面，包括齒條板10和弧形弦管11，弧形弦管11的外弧面與齒條板10之間即為本實施例要檢測的角焊縫13。本實施例中，該弧形弦管11為管徑式弦管，弧形弦管11的管徑為Φ381πιπι?Φ444πιπι，弧形弦管11的管壁厚度為32mm?45mm;角焊縫13的坡口角度α為30°至60°。
[0020]參考圖2，圖2示出了本實施例的檢測方法中相控陣超聲波橫波在工件中的傳播方向。探頭發(fā)出的相控陣超聲波入射至弧形弦管11的外弧面，沿弧形弦管11傳輸至弧形弦管11與齒條板10之間的角焊縫，以檢測角焊縫中的缺陷。
[0021]作為一個非限制性的例子，探頭發(fā)出的相控陣超聲波可以經(jīng)由楔塊21入射至弧形弦管11的外弧面，該楔塊的曲率匹配弧形弦管11的外徑，以優(yōu)化聲波耦合。另外，本實施例中采用的檢測設備可以是OLYMPUS OMINISCAN MX2設備；探頭采用標準相控陣探頭，頻率匹配大生成檢測應用；掃查器可以使用電機控制、帶磁性輪、激光導向的自動掃查器。需要說明的是，檢測設備的選擇并不限于此，還可以是其他適當?shù)脑O備。
[0022]如圖2所示，本實施例中，相控陣超聲波的橫波入射角β優(yōu)選為35°至75°，相控陣超聲波的入射點與角焊縫位于齒條板10 —側(cè)坡口面的距離D優(yōu)選為70mm至140mm。
[0023]在檢測過程中，可以按照上述優(yōu)選參數(shù)沿弧形弦管11的長度方向直線掃查，也就是入射點沿該弧形弦管11的長度方向掃查，以實現(xiàn)整個角焊縫的檢測。例如，可以采用掃查器完成掃查。
[0024]需要說明的是，現(xiàn)有技術(shù)中在確定檢測工藝參數(shù)時，通常是借助焊縫模擬軟件，例如ESBeam tool等來進行焊縫聲束模擬覆蓋，但 申請人:注意到目前的焊縫模擬軟件的模擬結(jié)果通常都存在較大偏差，往往不足以實現(xiàn)整個角焊縫的覆蓋。而本實施例給出的優(yōu)選參數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)全面的覆蓋。
[0025]由于本實施例中的聲程比較長，距離D為70mm至140mm，因而選用聲程較長的相控陣超聲波橫波。[0026]關(guān)于入射角β的選取:為了實現(xiàn)最佳檢測效果，聲波應當是垂直入射到角焊縫兩坡口面的位置(模擬該側(cè)的未融合缺陷)，然而由于曲面結(jié)構(gòu)以及考慮檢測效率，并不是所有的聲束都可以垂直入射。使用同一角度在不同位置時會有約8度的偏差，O度垂直入射和8度斜入射到坡口面上，約有8dB的靈敏度差，因此本實施例在校準時對該靈敏度差進行了補償。
[0027]優(yōu)選地，可以在角焊縫焊接完成72小時后再進行相控陣超聲檢測，以改善檢測效果。另外，在檢測之前可以經(jīng)過外觀檢查合格后再進行檢測。此外，在檢測之前可以對工件進行清潔，使得探頭接觸的工件表面無焊接飛濺、污物、脂類、油類(用做耦合劑的油除外)、油漆和松散氧化皮等，另外工件表面須有一容許緊密耦合的外形。
[0028]根據(jù)上述優(yōu)選的工藝參數(shù)以及選定的設備，可以對角焊縫沿弧形弦管的長度方向進行直線掃查，并對掃查信息進行全程記錄，例如可以采用電子圖像的形式進行記錄。在記錄的同時或者事后可以進行在線或者離線數(shù)據(jù)分析，并自動生成檢測報告，例如可以使用TomoView軟件進行數(shù)據(jù)分析，或者也可以采用自定義的適當方式進行數(shù)據(jù)方式。
[0029] 申請人:對上述參數(shù)進行了實驗驗證。首先是檢測范圍的確認，使用自升式鉆井平臺齒條曲面角焊縫15塊，通過在不同區(qū)域(熱影響區(qū)、熔合區(qū)、焊接區(qū))的人工缺陷可以確認，在上述優(yōu)選的參數(shù)范圍下，相控陣超聲波的檢測范圍可以覆蓋整個角焊縫。
[0030]其次是標準試塊與預埋人工缺陷的對比實驗驗證。通過人工埋藏缺陷或有意焊接造成缺陷(例如在熔合區(qū)、焊接區(qū)內(nèi)的缺陷)，并標記相應的缺陷位置(例如可以包括深度、長度、位置等)，通過本實施例的相控陣超聲檢測方法和常規(guī)超聲波檢測方法的對比試驗，確定本實施例的相控陣超聲檢測方法在定量和定位情況方面都優(yōu)于常規(guī)方法。
[0031]另外，采用直線掃查的方式可以顯著提高效率。 申請人:對于對一根實驗驗證性齒條4條角焊縫(共計28米)采用本實施例的相控陣超聲檢測方法進行了檢測，檢測總耗時約40分鐘，而常規(guī)超聲波檢測方法對于這樣的工件耗時4小時?？梢?，本實施例的相控陣超聲檢測方法檢測效果良好，且缺陷檢出率明顯高于常規(guī)超聲波檢測。
[0032]采用本實施例的相控陣超聲檢測方法，可以有效的檢出角焊縫中的各種缺陷，對于缺陷的檢出率以及檢測效率明顯高于常規(guī)的超聲檢測方法，并且可以對檢測結(jié)果進行100%記錄，滿足質(zhì)量控制體系要求的記錄跟蹤，其檢測對比實驗結(jié)果見下表:
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種鉆井平臺樁腿齒條曲面角焊縫的相控陣超聲檢測方法，待檢測的角焊縫為弧形弦管與齒條板之間的角焊縫，其特征在于，包括:將相控陣超聲波入射至所述弧形弦管的外弧面以檢測所述角焊縫中的缺陷，其中，該相控陣超聲波的橫波入射角為35°至75°，該相控陣超聲波的入射點與所述角焊縫位于齒條板一側(cè)坡口面的距離為70mm至140mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相控陣超聲檢測方法，其特征在于，所述弧形弦管為管徑式弦管，所述弧形弦管的管徑為Φ381πιπι?Φ444πιπι，所述弧形弦管的管壁厚度為32mm?45mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相控陣超聲檢測方法，其特征在于，所述角焊縫的坡口的角度為30°至60°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相控陣超聲檢測方法，其特征在于，所述相控陣超聲波的入射點沿所述弧形弦管的長度方向直線掃查。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的相控陣超聲檢測方法，其特征在于，所述方法在該角焊縫焊接完成72小時后進行。
【文檔編號】G01N29/04GK104007178SQ201410270037
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】郭超, 袁智勇, 陸建華, 張華軍, 陳貽平, 陳利新, 張貫理, 郭云飛 申請人:上海振華檢測技術(shù)咨詢有限公司, 上海振華重工(集團)股份有限公司