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1、第28卷第1期无损探伤Vol.28No.12004年2月NDTFebruary.2004在役管道和管状工件探伤技术及应用概况1、3423姚红星 蔡桂喜 冯玮 丁建东(1.中国科学院力学研究所,北京 100080;2.北京大学力学与工程科学系,北京 100871;3.中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司采油工艺研究院,河北任丘 062552;4.中国科学院金属研究所,辽宁沈阳 110016)摘 要:管道和管状工件在运行过程中产生的缺陷主要是腐蚀坑和纵向裂纹。介绍用于管道和管状工件的各种探伤方法的原理、应用及其优点和缺点。特别介绍了用于在役管道和管状工件内部扫查的管道探伤设备介入式管道探
2、伤器Pig、带电缆的Pig以及内插式探头探伤与测厚方法。关键词:管道;管状工件;探伤技术中图分类号:TG115.28 文献标识码:A 文章编号:167124423(2004)012062051 前言伤。实际上射线探伤对于维修检验价值不大,因为射线探伤在管道安装时已经做过,而管道服役过程中从日常生活到工、农业生产,管道几乎无处不产生的缺陷主要是纵向裂纹和腐蚀坑,射线探伤对在。一旦管道发生事故,正常的生产和生活就要受到于裂纹不够灵敏,对于小口径管采用双壁双投影,对影响,甚至造成环境污染或者爆炸等严重后果。此裂纹更加不灵敏。焊道上的腐蚀坑的影像容易与焊外,有很多设备上有管状工件,例如锅炉管、热
3、交换缝表面上的凹坑的影像混淆,不易识别。由于一般的器管、蒸发器管、石油裂解炉管等,这些管状工件也焊缝射线照片焊缝之外包括热影响区部分的黑度很和管道一样,其安全性需要保证。大,导致热影响区的腐蚀坑的影像不容易识别。故管管道探伤分为管道对接环焊缝探伤和管体探道维修过程中环焊缝的探伤应尽可能采用超声探伤。环焊缝探伤可以采用射线探伤和超声探伤。管伤,一般情况下不必做射线探伤。体缺陷可以从管道外部进行检测,也可以从管道内2.2 管道环焊缝的超声探伤部进行检测。管道探伤针对的缺陷主要有两种:一是2.2.1 焊缝的纵向缺陷(相对于管子而言是横向缺腐蚀坑,尤其是内壁的腐蚀坑;二是纵向裂纹,裂纹〔3,4〕
4、陷)的检测。焊缝超声探伤的困难之一是焊缝表发生在内壁的可能性大,管壁越厚越不容易发生在面凹凸不平产生的干扰波和缺陷回波不易区分。小外壁。本文介绍用于管道和管状工件的各种探伤方口径管一般壁厚比较小,来自焊缝表面的干扰更加法的原理和应用以及这些方法的优点和缺点。严重。为此辽宁省无损检测学会组织专家开发了一2在役管道对接焊缝(环焊缝)探伤技种专用的小口径管焊缝超声探伤专用探头,使用这种探头来自焊缝表面的干扰波的幅度比较小。区分术干扰波的方法是从焊缝的两侧进行探伤检验。从不对于整个管道而言,环焊缝所占的比例很小,但同侧面探测时,如果只有一侧有回波,或者从不同侧是环焊缝是管道的薄弱环节,所以无论是
5、新建管线面探测得到的回波幅度相差很大,这样的回波基本还是在役管线,首先要考虑环焊缝探伤。除了焊缝之上是干扰波而不是伤波。反之,从两侧探伤得到的回外,热影响区也必须和焊缝一样进行探伤,也就是说波都比较大,二者相差不大,基本上是伤波。大口径焊缝探伤必须包括热影响区。管一般壁厚比较厚,以相控阵技术为基础的管道环2.1 管道环焊缝的射线探伤焊缝超声自动探伤专用设备,探伤效果很好。辽宁电〔1.2〕对于新管道,环焊缝一般都要做射线探伤。力科学研究院和辽河石油公司北方管道检测公司购对于在役管道的维修检验,业主也常常要求射线探买了加拿大R&DTech公司制造的这种设备。由于©1995-2005Tsing
6、huaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第1期 姚红星等:在役管道和管状工件探伤技术及应用概况 7这种设备比较昂贵,普遍应用困难很大。参照上述设为管道本身可以作为探头扫查运动的轨道,因而从备的原理,在常规的斜探头手工检测的基础上,增加管道的内表面扫查的在役管道探伤设备,绝大多数衍射波时差法X(TOFD法,TimeofFlightDiffrac2是自动扫查高效率的设备。少数情况下也采用手动tion)或者串列探头法(TandemProbes),对于探测扫查,效率也明显地高于管外扫查。裂纹会更有利。图1是
7、TOFD法示意图,图2是串本节讨论从管外扫查的在役管道探伤方法,全列探头法示意图。部是手动扫查的方法。其中除了超声横波法比较成熟之外,其它方法都是最近几年开发的,远场涡流法已经取得了明显地应用效果,漏磁法的实用价值还需要进一步验证,超声导波法的优点是可以带着保温层进行检验,缺点是探伤灵敏度低。3.1 超声横波法〔3〕管道和管状工件的横波探伤与一般的焊缝横(a)TOFD法超声波路径波探伤原理上完全相同,不同的是管道的超声横波探伤重点是
