海底管道環(huán)焊縫缺陷高度精確定量方法
【專利摘要】一種海底管道環(huán)焊縫缺陷高度精確定量方法，采用以下檢驗步驟：一：將衍射超聲發(fā)射、接收探頭聚焦深度設(shè)置在焊縫壁厚的2/3T位置處；二：計算探頭中心距離；三：將聲速探頭分別在海底管道聲速試塊上進行聲速測定及楔塊延遲及檢測系統(tǒng)校準；四：將海底管道環(huán)焊縫埋藏缺陷位置，導入超聲衍射時差通道參數(shù)；五：分別找到側(cè)向波信號和底面反射波信號，埋藏缺陷的上尖端衍射信號和下尖端衍射信號；六：對比海底管道環(huán)焊縫壁厚參數(shù)和超聲衍射時差的相位變化；七：精確定量埋藏缺陷高度值；八：將缺陷宏觀切片高度數(shù)據(jù)與超聲衍射時差法中的高度定量數(shù)據(jù)進行對比分析。本發(fā)明解決了焊縫的合格率偏低的問題，確保了海底管道的焊接質(zhì)量，提升了海底管道鋪設(shè)效率。
【專利說明】海底管道環(huán)焊縫缺陷高度精確定量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及海底管道環(huán)焊縫缺陷定量方法，尤其涉及一種利用衍射時差超聲檢驗 海底管道環(huán)焊縫缺陷高度精確定量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的進程不斷加快，深海油氣開發(fā)已成必然趨勢，輸送深海油 氣的海洋石油管道的重要性也不斷凸顯，因而，海洋石油管道環(huán)焊縫的焊接質(zhì)量，也已經(jīng)成 為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點。
[0003] 海洋石油管道環(huán)焊縫焊接質(zhì)量評定，也由最初簡單的缺陷測長，轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合缺陷 的高度和長度共同評定，例如：工程臨界評價（ECA)驗收標準，工程臨界評價（ECA)驗收標 準是指：在特定的管線外部環(huán)境及鋪管工藝下，缺陷的高度與長度參數(shù)綜合評價缺陷的危 害程度，可有效地提高海底管線的鋪設(shè)效率。因此，缺陷高度定量精度尤為重要。
[0004] 目前，海底管道環(huán)焊縫全自動超聲波相控陣檢測方法（AUT)，通常采用分區(qū)法，它 是通過帶狀圖中缺陷信號波幅及顯示區(qū)域的數(shù)量進行缺陷高度定量，由于采用常規(guī)分區(qū)法 進行埋藏缺陷高度定量的尺寸存在較大誤差，致使焊縫的不合格率偏高，進而影響到海底 管道的正常鋪設(shè)效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點，而提供一種海底管道環(huán)焊 縫缺陷高度精確定量方法，其根據(jù)惠更斯原理，利用衍射時差超聲對焊縫中，具有明顯相位 變化的缺陷高度進行定量檢測，使海底管道環(huán)焊縫缺陷高度定量精度更為精確，解決了焊 縫的合格率偏低的問題；從而，確保了海底管道的焊接質(zhì)量，提升了海底管道鋪設(shè)效率。
[0006] 本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] -種海底管道環(huán)焊縫缺陷高度精確定量方法，其特征在于：采用以下檢驗步驟如 下：
[0008] 第一步：將衍射時差超聲信號采集器的衍射超聲發(fā)射、接收探頭設(shè)置在海底管道 環(huán)焊縫的兩側(cè)，并根據(jù)海底管道環(huán)焊縫的材質(zhì)、規(guī)格、焊縫坡口形式的參數(shù)對海底管道環(huán)焊 縫進行分區(qū)及聲束模擬，以確定超聲波聲束、激發(fā)角度、激發(fā)晶片數(shù)的參數(shù)，然后，根據(jù)參數(shù) 確定焊縫是否被完整覆蓋，并將衍射超聲發(fā)射、接收探頭聚焦深度設(shè)置在焊縫壁厚的2/3T 位置處；
[0009] 第二步：根據(jù)海底管線環(huán)焊縫的壁厚參數(shù)，選擇的檢測角度參數(shù)，并計算衍射超聲 發(fā)射、接收探頭的探頭中心距離（PCS);
[0010] 第三步：將聲速探頭分別放在海底管道聲速試塊上進行聲速測定，并將測試聲速 導入超聲衍射時差通道進行楔塊延遲校準及檢測系統(tǒng)校準；
[0011] 第四步：將全自動超聲波相控陣檢測裝置檢出的海底管道環(huán)焊縫埋藏缺陷位置， 導入超聲衍射時差通道參數(shù)，再將B型掃描數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)指針移動至埋藏缺陷衍射信號的 顯著位置；
[0012] 第五步：根據(jù)海底管道環(huán)焊縫的壁厚參數(shù)，在導入的A型掃查信號中，分別找到側(cè) 向波信號和底面反射波信號，埋藏缺陷的上尖端衍射信號和下尖端衍射信號；
[0013] 第六步：根據(jù)超聲衍射時差的特性，將參考指針放置在埋藏缺陷的上尖端衍射信 號的第一個波峰處，即：正相位；再將測量指針放置在下尖端衍射信號的第一個波谷處， 艮P:逆向位；對比海底管道環(huán)焊縫壁厚參數(shù)和超聲衍射時差的相位變化，定量埋藏缺陷的 上下尖端時間差；
[0014] 第七步：根據(jù)海底管道環(huán)焊縫壁厚參數(shù)，探頭中心距離參數(shù)，超聲波聲速參數(shù)以及 檢測角度參數(shù)，精確定量埋藏缺陷高度值；
[0015] 第八步：將海底管道環(huán)焊縫埋藏缺陷位置部分進行宏觀切片后，再將缺陷宏觀切 片高度數(shù)據(jù)與超聲衍射時差法中的高度定量數(shù)據(jù)進行對比分析。
[0016] 所述第六步中：超聲衍射時差埋藏缺陷尖端深度計算方法采用以下公式：

【權(quán)利要求】
1. 一種海底管道環(huán)焊縫缺陷高度精確定量方法，其特征在于：采用以下檢驗步驟如 下： 第一步：將衍射時差超聲信號采集器的衍射超聲發(fā)射、接收探頭設(shè)置在海底管道環(huán)焊 縫的兩側(cè)，并根據(jù)海底管道環(huán)焊縫的材質(zhì)、規(guī)格、焊縫坡口形式的參數(shù)對海底管道環(huán)焊縫進 行分區(qū)及聲束模擬，以確定超聲波聲束、激發(fā)角度、激發(fā)晶片數(shù)的參數(shù)，然后，根據(jù)參數(shù)確定 焊縫是否被完整覆蓋，并將衍射超聲發(fā)射、接收探頭聚焦深度設(shè)置在焊縫壁厚的2/3T位置 處； 第二步：根據(jù)海底管線環(huán)焊縫的壁厚參數(shù)，選擇的檢測角度參數(shù)，并計算衍射超聲發(fā) 射、接收探頭的探頭中心距離（PCS); 第三步：將聲速探頭分別放在海底管道聲速試塊上進行聲速測定，并將測試聲速導入 超聲衍射時差通道進行楔塊延遲校準及檢測系統(tǒng)校準； 第四步：將全自動超聲波相控陣檢測裝置檢出的海底管道環(huán)焊縫埋藏缺陷位置，導入 超聲衍射時差通道參數(shù)，再將B型掃描數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)指針移動至埋藏缺陷衍射信號的顯著 位置； 第五步：根據(jù)海底管道環(huán)焊縫的壁厚參數(shù)，在導入的A型掃查信號中，分別找到側(cè)向波 信號和底面反射波信號，埋藏缺陷的上尖端衍射信號和下尖端衍射信號； 第六步：根據(jù)超聲衍射時差的特性，將參考指針放置在埋藏缺陷的上尖端衍射信號的 第一個波峰處，即：正相位；再將測量指針放置在下尖端衍射信號的第一個波谷處，即：逆 向位；對比海底管道環(huán)焊縫壁厚參數(shù)和超聲衍射時差的相位變化，定量埋藏缺陷的上下尖 端時間差； 第七步：根據(jù)海底管道環(huán)焊縫壁厚參數(shù)，探頭中心距離參數(shù)，超聲波聲速參數(shù)以及檢測 角度參數(shù)，精確定量埋藏缺陷高度值； 第八步：將海底管道環(huán)焊縫埋藏缺陷位置部分進行宏觀切片后，再將缺陷宏觀切片高 度數(shù)據(jù)與超聲衍射時差法中的高度定量數(shù)據(jù)進行對比分析。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底管道環(huán)焊縫缺陷高度精確定量方法，其特征在于：所述 第六步中：超聲衍射時差埋藏缺陷尖端深度計算方法采用以下公式：
其中，d :埋藏缺陷尖端深度；c :超聲波聲速；t :超聲波度越時間；h :超聲波在超聲衍 射時差法的楔塊中度越時間；S :超聲衍射時差探頭中心距的一半；而埋藏缺陷尖端深度是 根據(jù)衍射信號上下尖端信號的高度差進行定量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底管道環(huán)焊縫缺陷高度精確定量方法，其特征在于：所述 第七步中： 埋藏缺陷高度值h的公式：h = d2-dl (b)

其中，d2 :埋藏缺陷下尖端衍射信號深度；t2 :埋藏缺陷下尖端信號度越時間；dl :埋藏 缺陷上尖端衍射信號深度；tl :埋藏缺陷上尖端信號度越時間；c :超聲波聲速；h :超聲波 在超聲衍射時差法的楔塊中度越時間；S :超聲衍射時差探頭間距的一半；埋藏缺陷高度是 根據(jù)衍射信號上下尖端信號的高度差進行定量，由此可知，缺陷的高度h可以根據(jù)衍射信 號下尖端深度值與上尖端深度值之差求得。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底管道環(huán)焊縫缺陷高度精確定量方法，其特征在于：在對 海底管道環(huán)焊縫缺陷高度進行測試前，采用以下安裝步驟：
1. 根據(jù)焊縫的壁厚、坡口形式參數(shù)在校準試塊對應的填充1分區(qū)、填充2分區(qū)、填充3 分區(qū)、填充4分區(qū)、熱焊分區(qū)7上設(shè)一平底孔，在鈍邊分區(qū)上設(shè)一根部槽，在根部分區(qū)上設(shè)一 根部槽；將導軌緊固在距離校準試塊中心線設(shè)定位置上；
2. 將計算機通過網(wǎng)線和電纜與全自動超聲檢查裝置電纜連接界面的相應插槽連接； 將相控陣超聲信號采集器、衍射超聲信號采集器、馬達驅(qū)動器的數(shù)據(jù)采集器安裝在導軌上， 并通過同軸電纜與全自動超聲檢測裝置電纜連接界面的相應插槽連接；
3. 將水泵控制器與水泵連接，通過耦合水管將耦合純凈水從水槽中傳輸至數(shù)據(jù)采集器 的相關(guān)信號采集探頭處進行耦合；在全自動超聲檢測裝置電纜連接界面的相應插槽依次連 接溫度控制器、電源控制器、控制桿、應急開關(guān)完成設(shè)備各個部件的連接；打開計算機11桌 面上的網(wǎng)絡(luò)一屬性選擇TCP/IP服務輸入數(shù)據(jù)采集器對應的IP地址、網(wǎng)關(guān)，即可實現(xiàn)計算機 與數(shù)據(jù)采集器的匹配。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底管道環(huán)焊縫缺陷高度精確定量方法，其特征在于：所述 第三步中：將聲速探頭分別放在海底管道聲速試塊的〇°、20°、90°三個位置上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的海底管道環(huán)焊縫缺陷高度精確定量方法，其特征在于：所述 導軌緊固在距離校準試塊中心線170mm位置上。
【文檔編號】G01N29/07GK104359976SQ201410422982
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】孫曉明, 尤衛(wèi)宏, 王國強, 張志寬, 裴彪, 張俊杰, 陳亮, 吳員, 張衛(wèi)東, 馬仕偉 申請人:中國海洋石油總公司, 海洋石油工程股份有限公司