油井管超聲波探傷中雙晶探頭的作用-飛泰檢測儀器

油井管是油田生產(chǎn)的重要組成部分，其質(zhì)量控制關(guān)系到油田的安全生產(chǎn)，部分油田把各類石油套管入井前的探傷檢測作為安全質(zhì)量控制的重要工作，探傷檢測多在各井隊(duì)現(xiàn)場進(jìn)行，因此根據(jù)施工環(huán)境以及檢測方法的適用性、經(jīng)濟(jì)性一般采用超聲波手工接觸法進(jìn)行探傷。

為提高現(xiàn)場檢測效率，采用管材專用雙晶斜探頭進(jìn)行探傷，該探頭在一只探頭內(nèi)裝有朝對稱方向發(fā)射聲波的兩個(gè)晶片，兩個(gè)晶片共用一個(gè)輸出輸入通道，由一根數(shù)據(jù)連接線連接。在HS610e、HS600、USM35數(shù)字型超聲波探傷儀上應(yīng)用均能實(shí)現(xiàn)各晶片對聲波的自收自發(fā)和一收一發(fā)的功能，可同時(shí)檢測不同方向的缺陷，既保證了檢測質(zhì)量又提高了檢測效率。

油井管超聲波探傷標(biāo)準(zhǔn)

檢測執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)一般可采用GB/T5777-2008《無縫鋼管超聲波探傷檢驗(yàn)方法》或JB/T4730-2005《承壓設(shè)備無損檢測第3部分超聲檢測》

探傷儀的選擇

探傷儀應(yīng)為脈沖反射式多通道數(shù)字超聲波探傷儀，性能應(yīng)符合JB/T10061的規(guī)定，其增益精度、垂直線性、水平線性和動(dòng)態(tài)范圍等應(yīng)校準(zhǔn)合格。

雙晶探頭的選擇

探頭內(nèi)的兩個(gè)晶片頻率應(yīng)相同，各聲束軸線水平偏離角不應(yīng)大于2°，主聲束垂直方向不應(yīng)有明顯的雙峰，兩個(gè)晶片的靈敏度差異不超過2dB，K值差異不超過0.1。工作頻率可在2.5MHz～5 MHz，晶片直徑：2.5 MHz不大于15mm、5 MHz不大于10mm，楔塊應(yīng)加工成與管材表面曲率相同的曲面。

設(shè)備調(diào)試

(1)每次探傷前須對雙晶探頭兩個(gè)晶片進(jìn)行入射點(diǎn)、折射角以及兩個(gè)晶片的靈敏度差異進(jìn)行測試。

(2)檢測靈敏度確定，選擇兩個(gè)晶片中靈敏度較低的晶片用1/2跨距反射找出對比式樣上內(nèi)壁人工缺陷的最大回波，將回波高度調(diào)到熒光屏滿刻度的80%確定點(diǎn)位，在儀器調(diào)整狀態(tài)不變的情況下，用1跨距找出外壁人工缺陷的最大回波確定點(diǎn)位，連接兩點(diǎn)即為距離波幅曲線，此距離波幅曲線可為兩個(gè)晶片共用。

(3)多跨距反射掃查靈敏度調(diào)試

①檢測縱向缺陷調(diào)試

將探頭置于與檢測工件規(guī)格相符的對比試樣上并充分耦合，調(diào)試探傷儀靈敏度及探測范圍找到雙晶探頭一收一發(fā)的底波，將底波調(diào)整至熒光屏?xí)r基線末端并保持清晰可見，用靈敏度較低晶片的多跨距反射將鋼管試樣上的內(nèi)表面或外表面人工缺陷波調(diào)整至靠近底波，但與底波之間應(yīng)能清晰分辨，將缺陷回波高度調(diào)整到熒光屏滿刻度的80%。然后反方向移動(dòng)探頭用另一個(gè)晶片找出靠近底波并清晰可見的缺陷回波，此時(shí)探頭移動(dòng)的距離即為檢測時(shí)探頭前后移動(dòng)須達(dá)到的移動(dòng)距離，其靈敏度和掃查范圍即為檢測參數(shù)，根據(jù)實(shí)際工件表面粗糙度引起的耦合損失進(jìn)行耦合補(bǔ)償。

②檢測橫向缺陷調(diào)試

將探頭置于與檢測工件規(guī)格相符的對比試樣上并充分耦合，調(diào)整探傷儀掃查范圍，用靈敏度較低晶片在距對比試樣上的內(nèi)表面或外表面人工缺陷500mm范圍處，利用多跨距反射找出人工缺陷最大回波，將波高調(diào)整至熒光屏滿刻度的80%。此時(shí)的靈敏度和掃查范圍即為檢測參數(shù)，再對實(shí)際工件表面粗糙度引起的耦合損失進(jìn)行耦合補(bǔ)償。

橫向缺陷探傷

(1)探傷時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)油井管，探頭在管材橫向做W鋸齒形移動(dòng)前行，移動(dòng)掃查覆蓋率應(yīng)不小于探頭直徑的15%,應(yīng)保證超聲波聲束對石油管進(jìn)行100%掃查時(shí)探頭前后有不小于15%的覆蓋率，雙晶探頭可利用對稱方向的兩個(gè)晶片對不同方向的缺陷進(jìn)行檢測，如發(fā)現(xiàn)缺陷信號則結(jié)合探頭和缺陷波的移動(dòng)方向判斷出是由哪個(gè)晶片發(fā)現(xiàn)，從而可對缺陷進(jìn)行定位和判定。

(2)采用多次跨距掃查探傷時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)油井管探頭在管材橫向做W鋸齒形移動(dòng)，探頭左右移動(dòng)掃查覆蓋率應(yīng)不小于探頭直徑的15%。掃查可分段逐次進(jìn)行，掃查范圍根據(jù)試樣管調(diào)試的500mm范圍內(nèi)，探頭前后移動(dòng)距離應(yīng)不小于2TK(T:壁厚；K:K值),完成一段整個(gè)圓周的檢測后向前間隔≤900mm進(jìn)行下一段檢測，以保證每段檢測之間不同方向的聲束有10%的重復(fù)覆蓋，直至完成整根管材的探傷。對發(fā)現(xiàn)的可疑信號則結(jié)合探頭和缺陷波形的移動(dòng)方向?qū)θ毕葸M(jìn)行定位，然后采用調(diào)試的距離一波幅曲線進(jìn)行判定。

縱向缺陷探傷

(1)探傷時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)油井管，探頭相對做螺旋進(jìn)給，應(yīng)保證超聲波聲束對石油管進(jìn)行100%掃查時(shí)有不小于15%的覆蓋率，雙晶探頭可利用對稱方向的兩個(gè)晶片對不同方向的缺陷進(jìn)行檢測，對發(fā)現(xiàn)的可疑信號結(jié)合探頭和缺陷波的移動(dòng)方向進(jìn)行定位和判定。

(2)采用多次跨距掃查時(shí)，保持油井管穩(wěn)定，探頭在管材徑向做W鋸齒形移動(dòng)，探頭左右移動(dòng)掃查覆蓋率應(yīng)不小于探頭直徑的15%。前后移動(dòng)距離應(yīng)嚴(yán)格采用調(diào)試時(shí)探頭的移動(dòng)距離，同樣對發(fā)現(xiàn)的缺陷波可結(jié)合探頭和缺陷波形的移動(dòng)方向?qū)θ毕葸M(jìn)行定位。同時(shí)可利用缺陷波高和底波波高結(jié)合對缺陷的真?zhèn)魏腿毕莓?dāng)量進(jìn)行分析判斷。筆者發(fā)現(xiàn)在實(shí)際探傷過程中利用缺陷波高結(jié)合底波波高判斷較大尺寸裂紋及分層型缺陷準(zhǔn)確率較高，但最終應(yīng)采用距離-波幅曲線對可疑缺陷進(jìn)行判定。