鉆井平臺(tái)樁腿齒條曲面角焊縫的相控陣超聲檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鉆井平臺(tái)樁腿齒條曲面角焊縫的相控陣超聲檢測(cè)方法，待檢測(cè)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(cè)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(diǎn)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(cè)效率。
【專利說明】鉆井平臺(tái)粧腿齒條曲面角焊縫的相控陣超聲檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆井平臺(tái)樁腿齒條曲面角焊縫的相控陣超聲檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋石油鉆井平臺(tái)長(zhǎng)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(tái)建造過程的焊接質(zhì)量的檢測(cè)是建造質(zhì)量的重要保證。
[0003]自升式鉆井平臺(tái)樁腿齒條的曲面角焊縫是鉆井平臺(tái)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(jìn)行檢測(cè)，使得現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)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(cè)效率較低，需要投入的人力過多，定量和定位難，同時(shí)檢測(cè)重復(fù)性差、可靠性較低。如何實(shí)現(xiàn)高效、保質(zhì)的無損檢測(cè)成為必須攻克的難題。
[0004]因此，需要一種新的檢測(cè)方法來克服自升式鉆井平臺(tái)樁腿齒條曲面角焊縫常規(guī)超聲波檢測(cè)的缺點(diǎn)，提高缺陷檢出率和檢測(cè)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(tái)樁腿齒條曲面角焊縫的相控陣超聲檢測(cè)方法，能夠提高缺陷檢出率和檢測(cè)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(tái)樁腿齒條曲面角焊縫的相控陣超聲檢測(cè)方法，待檢測(cè)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(cè)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(diǎn)與所述角焊縫位于齒條板一側(cè)坡口面的距離為70謹(jǐn)至140mm。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(gè)實(shí)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(gè)實(shí)施例，所述相控陣超聲波的入射點(diǎn)沿所述弧形弦管的長(zhǎng)度方向直線掃查。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法在該角焊縫焊接完成72小時(shí)后進(jìn)行。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)方法采用相控超聲波進(jìn)行檢測(cè)，克服了常規(guī)超聲波檢測(cè)效率低下、定量和定位難、檢測(cè)重復(fù)性差、可靠性較低等問題，結(jié)合直線掃查方式，檢測(cè)效率比傳統(tǒng)檢測(cè)方式高6倍以上，勞動(dòng)力可以減少30%。
[0013]進(jìn)一步而言，本發(fā)明實(shí)施例給出了檢測(cè)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(diǎn)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(shí)施例的相控陣超聲檢測(cè)方法能夠以電子圖像存儲(chǔ)檢測(cè)結(jié)果，更有利于缺陷的識(shí)別和分析，便于長(zhǎng)期保存和監(jiān)督。而且本發(fā)明實(shí)施例的方法可以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)或者自動(dòng)檢測(cè)，效率更高，而且可以克服人為因素對(duì)于檢測(cè)結(jié)果的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的相控陣超聲檢測(cè)方法中待檢測(cè)的工件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的相控陣超聲檢測(cè)方法中橫波在工件中的傳播方向示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0018]相控陣超聲波檢測(cè)是通過控制換能器中各陣元的激勵(lì)脈沖時(shí)間延遲，改變各陣元發(fā)射(或接收)聲波到達(dá)(或來自)物體內(nèi)某點(diǎn)時(shí)的相位關(guān)系，達(dá)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(shí)現(xiàn)超聲波發(fā)射、接收的功能。相控陣探頭有多個(gè)小晶片，每一個(gè)晶片被獨(dú)立地激發(fā)，根據(jù)各晶片相對(duì)于被檢測(cè)目標(biāo)的不同聲程，施加不同的延遲時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)聲束的角度和聚焦點(diǎn)的變化，從而實(shí)現(xiàn)缺陷檢測(cè)的技術(shù)。
[0019]參考圖1，圖1示出了本實(shí)施例的待檢測(cè)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(shí)施例要檢測(cè)的角焊縫13。本實(shí)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(shí)施例的檢測(cè)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(cè)角焊縫中的缺陷。
[0021]作為一個(gè)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(shí)施例中采用的檢測(cè)設(shè)備可以是OLYMPUS OMINISCAN MX2設(shè)備；探頭采用標(biāo)準(zhǔn)相控陣探頭，頻率匹配大生成檢測(cè)應(yīng)用；掃查器可以使用電機(jī)控制、帶磁性輪、激光導(dǎo)向的自動(dòng)掃查器。需要說明的是，檢測(cè)設(shè)備的選擇并不限于此，還可以是其他適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。
[0022]如圖2所示，本實(shí)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(diǎn)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(cè)過程中，可以按照上述優(yōu)選參數(shù)沿弧形弦管11的長(zhǎng)度方向直線掃查，也就是入射點(diǎn)沿該弧形弦管11的長(zhǎng)度方向掃查，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)角焊縫的檢測(cè)。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(cè)工藝參數(shù)時(shí)，通常是借助焊縫模擬軟件，例如ESBeam tool等來進(jìn)行焊縫聲束模擬覆蓋，但 申請(qǐng)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(shí)現(xiàn)整個(gè)角焊縫的覆蓋。而本實(shí)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(shí)施例中的聲程比較長(zhǎng)，距離D為70mm至140mm，因而選用聲程較長(zhǎng)的相控陣超聲波橫波。[0026]關(guān)于入射角β的選取:為了實(shí)現(xiàn)最佳檢測(cè)效果，聲波應(yīng)當(dāng)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(cè)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(shí)會(huì)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(shí)施例在校準(zhǔn)時(shí)對(duì)該靈敏度差進(jìn)行了補(bǔ)償。
[0027]優(yōu)選地，可以在角焊縫焊接完成72小時(shí)后再進(jìn)行相控陣超聲檢測(cè)，以改善檢測(cè)效果。另外，在檢測(cè)之前可以經(jīng)過外觀檢查合格后再進(jìn)行檢測(cè)。此外，在檢測(cè)之前可以對(duì)工件進(jìn)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(shè)備，可以對(duì)角焊縫沿弧形弦管的長(zhǎng)度方向進(jìn)行直線掃查，并對(duì)掃查信息進(jìn)行全程記錄，例如可以采用電子圖像的形式進(jìn)行記錄。在記錄的同時(shí)或者事后可以進(jìn)行在線或者離線數(shù)據(jù)分析，并自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告，例如可以使用TomoView軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，或者也可以采用自定義的適當(dāng)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)方式。
[0029] 申請(qǐng)人:對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先是檢測(cè)范圍的確認(rèn)，使用自升式鉆井平臺(tái)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(rèn)，在上述優(yōu)選的參數(shù)范圍下，相控陣超聲波的檢測(cè)范圍可以覆蓋整個(gè)角焊縫。
[0030]其次是標(biāo)準(zhǔn)試塊與預(yù)埋人工缺陷的對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(biāo)記相應(yīng)的缺陷位置(例如可以包括深度、長(zhǎng)度、位置等)，通過本實(shí)施例的相控陣超聲檢測(cè)方法和常規(guī)超聲波檢測(cè)方法的對(duì)比試驗(yàn)，確定本實(shí)施例的相控陣超聲檢測(cè)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(qǐng)人:對(duì)于對(duì)一根實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證性齒條4條角焊縫(共計(jì)28米)采用本實(shí)施例的相控陣超聲檢測(cè)方法進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)總耗時(shí)約40分鐘，而常規(guī)超聲波檢測(cè)方法對(duì)于這樣的工件耗時(shí)4小時(shí)?？梢?，本實(shí)施例的相控陣超聲檢測(cè)方法檢測(cè)效果良好，且缺陷檢出率明顯高于常規(guī)超聲波檢測(cè)。
[0032]采用本實(shí)施例的相控陣超聲檢測(cè)方法，可以有效的檢出角焊縫中的各種缺陷，對(duì)于缺陷的檢出率以及檢測(cè)效率明顯高于常規(guī)的超聲檢測(cè)方法，并且可以對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行100%記錄，滿足質(zhì)量控制體系要求的記錄跟蹤，其檢測(cè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下表:
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種鉆井平臺(tái)樁腿齒條曲面角焊縫的相控陣超聲檢測(cè)方法，待檢測(cè)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(cè)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(diǎn)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(cè)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(cè)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(cè)方法，其特征在于，所述相控陣超聲波的入射點(diǎn)沿所述弧形弦管的長(zhǎng)度方向直線掃查。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的相控陣超聲檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法在該角焊縫焊接完成72小時(shí)后進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】G01N29/04GK104007178SQ201410270037
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)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(qǐng)人:上海振華檢測(cè)技術(shù)咨詢有限公司, 上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司