新無損檢測(cè)技術(shù)在長(zhǎng)輸不銹鋼管道工程的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

 浙江至德鋼業(yè)有限公司闡述了新無損檢測(cè)技術(shù)在長(zhǎng)輸不銹鋼管道工程中的應(yīng)用狀況，并評(píng)價(jià)新無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)長(zhǎng)輸不銹鋼管道建設(shè)的重要影響，以新技術(shù)為例綜合分析了國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸不銹鋼管道無損檢測(cè)的發(fā)展現(xiàn)狀，指出發(fā)展趨勢(shì)。

一、引言

 發(fā)達(dá)國(guó)家石油天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)表明，建立全國(guó)性聯(lián)通的長(zhǎng)輸不銹鋼管道網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)國(guó)家能源發(fā)展的必然趨勢(shì)和客觀要求，對(duì)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著十分重要的意義，石油、天然氣采用不銹鋼管道傳輸被認(rèn)為是最為安全經(jīng)濟(jì)的方法，截止到2011年底我國(guó)已經(jīng)建成石油、天然氣、成品油等長(zhǎng)輸不銹鋼管道6萬余公里，這些長(zhǎng)輸管道是我國(guó)能源運(yùn)輸?shù)闹鲃?dòng)脈。為落實(shí)“立足國(guó)內(nèi)，利用海外；西氣東輸，北氣南下；就近供應(yīng)”的能源發(fā)展策略，國(guó)家正逐步加快長(zhǎng)輸管網(wǎng)的建設(shè)速度，到2020年預(yù)計(jì)再新建管道10萬km，形成國(guó)內(nèi)管線、國(guó)外管線和海上管道互相聯(lián)通的大管網(wǎng)。無損檢測(cè)作為控制管道焊接質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段的技術(shù)已經(jīng)不能滿足發(fā)展的需要，發(fā)展和引進(jìn)新技術(shù)成為大勢(shì)所趨，從西氣東輸一線開始，大量新無損檢測(cè)技術(shù)被應(yīng)用于國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸管道建設(shè)中。

二、新無損檢測(cè)在長(zhǎng)輸不銹鋼管道工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

 1. 無損檢測(cè)的特點(diǎn)

  所謂無損檢測(cè)就是研發(fā)和應(yīng)用各種技術(shù)方法，以不損害被檢對(duì)象未來用途和功能的方式，為探測(cè)、定位、測(cè)量和評(píng)價(jià)缺陷，評(píng)估完整性、性能和成分，測(cè)量幾何特征，而對(duì)材料和零（部）件所進(jìn)行的檢驗(yàn)、檢查和測(cè)試。在長(zhǎng)輸不銹鋼管道工程檢測(cè)中，常用到的無損檢測(cè)方法有X射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、AUT檢測(cè)、滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)。這些常規(guī)無損檢測(cè)方法，基本保證了標(biāo)準(zhǔn)要求的焊口質(zhì)量等級(jí)。但是，對(duì)于有些特殊焊口的檢測(cè)有時(shí)需要多種無損檢測(cè)方法并用，以此克服單一無損檢測(cè)方法所存在的弊端，從而避免焊口出現(xiàn)缺陷漏檢事故，確保長(zhǎng)輸管道焊口滿足質(zhì)量要求。隨著技術(shù)的進(jìn)步，新無損檢測(cè)的技術(shù)手段也越來越進(jìn)步，能夠突破自身技術(shù)的一些局限性，更加廣泛地應(yīng)用于長(zhǎng)輸管道建設(shè)。

  2. 國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸不銹鋼管道常用的無損檢測(cè)法

   目前，國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸不銹鋼管道進(jìn)行的無損檢測(cè)方法主要有射線檢測(cè)法以及超聲波檢測(cè)，這兩種檢測(cè)方法主要是對(duì)管道的環(huán)焊縫進(jìn)行檢測(cè)。

   a. 射線檢測(cè)

   在現(xiàn)代化長(zhǎng)輸油氣管道建設(shè)中，對(duì)對(duì)接焊縫進(jìn)行無損檢測(cè)是保證工程質(zhì)量的重要手段，其中射線檢測(cè)又占據(jù)了十分重要的地位，射線檢測(cè)具有缺陷檢出率高、直觀形象等優(yōu)點(diǎn)。長(zhǎng)期以來，射線檢測(cè)主要依靠定向X射線機(jī)在管道外面通過雙壁透射和X射線爬行器在管道內(nèi)部進(jìn)行中心透照方式進(jìn)行照相，在施工中，采用定向X射線機(jī)雙壁透照抬動(dòng)機(jī)具、布置底片等勞動(dòng)強(qiáng)度相當(dāng)大，且難以在如山區(qū)、水田、沼澤等復(fù)雜地段進(jìn)行檢測(cè)作業(yè)，并因焦距長(zhǎng)而又必需增大射線功率或曝光時(shí)間，在大比例檢測(cè)中工效較低。而采用X射線管道爬行器中心透照，射線源焦距短而縮短曝光時(shí)間或射線功率，底片成像質(zhì)量好；因此在目前油氣管道主體檢測(cè)施工中主要采用以X射線管道爬行器中心透照法作為主要檢測(cè)手段；對(duì)于一些連頭、碰頭、彎度較大的管道焊口無法采用X射線管道爬行器中心透照法檢測(cè)的，采用以定向X射線機(jī)雙壁透作為輔助手段進(jìn)行管道檢測(cè)施工。

   b. 超聲波檢測(cè)

  目前，超聲波是最有效，最好用的無損檢測(cè)方法。超聲波檢測(cè)的穿透力很強(qiáng)、對(duì)人體沒有危害，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)以及各類工程的探測(cè)中。目前，國(guó)內(nèi)外在長(zhǎng)輸不銹鋼管道的環(huán)焊縫檢測(cè)中，主要運(yùn)用全自動(dòng)超聲波檢測(cè)技術(shù)，與傳統(tǒng)的手動(dòng)超聲檢測(cè)相比，其檢測(cè)的速度更快，對(duì)缺陷的數(shù)量以定量的判斷的準(zhǔn)確率更高，而且對(duì)環(huán)境的污染明顯降低，作業(yè)的強(qiáng)度大大地減少。其檢測(cè)的具體原理是：把管道焊縫劃分為若干個(gè)分區(qū)，每一個(gè)分區(qū)的高度不超過3mm，可以用一個(gè)分區(qū)來檢測(cè)焊縫的某一個(gè)區(qū)域，比如焊縫的根部區(qū)或者鈍邊區(qū)；也可以由幾個(gè)分區(qū)來進(jìn)行探測(cè)，比如熱焊區(qū)或者填充區(qū)。每一個(gè)具體的分區(qū)都有不同的聚焦聲束來進(jìn)行探傷，探頭的角度腰按照坡口的角度以及熔合線上沒有熔合的尺寸來進(jìn)行確定。

三、新無損檢測(cè)在長(zhǎng)輸不銹鋼管道工程中的的發(fā)展趨勢(shì)

  1. 射線檢測(cè)法的發(fā)展趨勢(shì)

  目前，與國(guó)外相比我國(guó)的X射線管道爬行器的使用性能仍然比較落后，X射線管道爬行器存在傳感器壽命低、易損壞、價(jià)格昂貴，且由于接收指令錯(cuò)誤很容易造成割管事故等缺點(diǎn)。使得X射線爬行器在不銹鋼管道檢測(cè)中受到一定的制約。針對(duì)X射線管道爬行器的傳感器使用缺陷，目前在管道爬行設(shè)備行業(yè)中出現(xiàn)一種采用磁定位的新型傳感器，比較以前傳統(tǒng)以蓋革計(jì)數(shù)器作為傳感元件的傳感器，此種磁定位傳感器壽命長(zhǎng)、接收數(shù)據(jù)穩(wěn)定、指令源價(jià)格廉價(jià)；使得X射線管道爬行器在管道檢測(cè)施工應(yīng)用中發(fā)揮了更大的功效。

   傳統(tǒng)的射線檢測(cè)的缺陷比較明顯，需要耗費(fèi)大量的膠片和藥液，工作程序復(fù)雜、底片不夠清晰容易出現(xiàn)錯(cuò)誤缺陷，而且探傷的時(shí)間比較長(zhǎng)，評(píng)定評(píng)定焊縫的質(zhì)量比較低。因此，射線無損檢測(cè)的未來發(fā)展趨勢(shì)是利用數(shù)字成像的掃描系統(tǒng)來實(shí)施檢測(cè)，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的膠片處理。探傷爬行器進(jìn)入管道，并對(duì)焊縫進(jìn)行透照，同時(shí)把掃描成像器裝在管道環(huán)行器上，掃描成像器可以自動(dòng)運(yùn)作，掃描焊縫，可以同步實(shí)現(xiàn)射線的接收、光電的轉(zhuǎn)換以及數(shù)字化的過程。檢測(cè)者可以通過計(jì)算機(jī)，觀看到比膠片更加清晰的圖像，可以及時(shí)對(duì)焊縫焊接質(zhì)量的判定，大大地減少檢測(cè)的工序，保證檢測(cè)的完成質(zhì)量。

  2. 超聲波檢測(cè)法的發(fā)展趨勢(shì)

  近幾年以來，社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在飛速的增長(zhǎng)，無損檢測(cè)技術(shù)也越來越被重視，超聲波檢測(cè)技術(shù)也得到快速提高，正逐漸向數(shù)字化、自動(dòng)化以及智能化的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變。相對(duì)于射線檢測(cè)，超聲波檢測(cè)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。既可以對(duì)金屬、非金屬或者復(fù)合材料等等進(jìn)行無損檢測(cè)，而且自身的穿透力很強(qiáng)，對(duì)于比較厚的材質(zhì)也可以進(jìn)行檢測(cè)。比如金屬材料，既可以檢測(cè)厚度僅為為1~2mm的薄壁不銹鋼管材以及板材，也可以檢測(cè)長(zhǎng)達(dá)幾米的鋼鍛。同時(shí)超聲波對(duì)缺陷檢測(cè)的定位比較準(zhǔn)確，對(duì)面積型的缺陷準(zhǔn)確率也比較高；靈敏度也很高，可以檢測(cè)被檢對(duì)象細(xì)小的缺陷，再加上本身檢測(cè)的成本比較低、速度較快，設(shè)備也相對(duì)輕便，對(duì)人體和環(huán)境沒有傷害。因此，在長(zhǎng)輸管道中，使用較多。

  由于傳統(tǒng)的反射式超聲波受主觀因素影響很大，對(duì)于裂紋位置和尺寸的估計(jì)也不夠精確。尤其是對(duì)焊縫內(nèi)部裂紋缺陷的探傷中，脈沖反射法難以精確檢測(cè)裂紋的位置和尺寸。而TOFD法（即衍射波時(shí)差法）可以有效的避免、降低客觀因素對(duì)評(píng)判的影響。TOFD法是依靠超聲波與缺陷端部的相互作用發(fā)出的衍射波來檢出缺陷并對(duì)其進(jìn)行定量的。所記錄的衍射信號(hào)傳播時(shí)差就是缺陷高度的量值，從理論上講，超聲TOFD法克服了常規(guī)超聲波探傷的一些缺點(diǎn)，缺陷的檢出和定量不受聲束角度、探測(cè)方向、缺陷表面粗糙度、試件表面狀態(tài)及探頭壓力等因素的影響，未來將大量應(yīng)用于各種項(xiàng)目的無損檢測(cè)工作中。

  盡管超聲波檢測(cè)有許多的優(yōu)點(diǎn)，但也有一些局限性。在檢測(cè)過程中，對(duì)于材質(zhì)的缺陷的精確度還有待加強(qiáng)，對(duì)于比較復(fù)雜的形狀以及外形不規(guī)則的檢測(cè)有一點(diǎn)困難；同時(shí)缺陷的具體位置以及形狀、性質(zhì)對(duì)檢測(cè)有很大的影響，材質(zhì)以及晶粒度也會(huì)降低檢測(cè)的質(zhì)量。因此，必須研究出更加先進(jìn)的技術(shù)來彌補(bǔ)超聲波檢測(cè)的不足。

四、結(jié)束語

  隨著長(zhǎng)輸不銹鋼管道的大量使用，運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間增長(zhǎng)，管道出現(xiàn)破裂、損害、泄漏等現(xiàn)象，給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來威脅，給國(guó)家造成經(jīng)濟(jì)損失，不利于工業(yè)的發(fā)展以及社會(huì)的穩(wěn)定。因此，必須加強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)輸管道的管理以及檢測(cè)，新無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用不僅可以保證石油、天然氣的運(yùn)輸效率，減少經(jīng)濟(jì)損失，還可以確保人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。人類的需求是科技進(jìn)步的前提，是發(fā)明創(chuàng)造的推動(dòng)力。在當(dāng)今社會(huì)中，無損檢測(cè)技術(shù)在各方面得到顯著的提高以及進(jìn)步都是由于現(xiàn)代工業(yè)的需要，上述所提到的無損檢測(cè)的一些新技術(shù)、新進(jìn)展僅僅是其中的代表，不能完全涵蓋。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無損檢測(cè)技術(shù)也會(huì)伴隨著材料以及工業(yè)技術(shù)的發(fā)展而不斷地成長(zhǎng)與壯大，加上人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量以及安全性的要求不斷加強(qiáng)，也督促著無損檢驗(yàn)技術(shù)的自我發(fā)展。