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)射聲波的兩個晶片，兩個晶片共用一個輸出輸入通道，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晶片進(jìn)行入射點、折射角以及兩個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位，連接兩點即為距離波幅曲線，此距離波幅曲線可為兩個晶片共用。

(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%。然后反方向移動探頭用另一個晶片找出靠近底波并清晰可見的缺陷回波，此時探頭移動的距離即為檢測時探頭前后移動須達(dá)到的移動距離，其靈敏度和掃查范圍即為檢測參數(shù)，根據(jù)實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%。此時的靈敏度和掃查范圍即為檢測參數(shù)，再對實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)探傷時轉(zhuǎn)動油井管，探頭在管材橫向做W鋸齒形移動前行，移動掃查覆蓋率應(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方向判斷出是由哪個晶片發(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，應(yīng)轉(zhuǎn)動油井管探頭在管材橫向做W鋸齒形移動，探頭左右移動掃查覆蓋率應(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)，探頭前后移動距離應(yīng)不小于2TK(T:壁厚；K:K值),完成一段整個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)探傷時轉(zhuǎn)動油井管，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%掃查時有不小于15%的覆蓋率，雙晶探頭可利用對稱方向的兩個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方向進(jìn)行定位和判定。

(2)采用多次跨距掃查時，保持油井管穩(wěn)定，探頭在管材徑向做W鋸齒形移動，探頭左右移動掃查覆蓋率應(yīng)不小于探頭直徑的15%。前后移動距離應(yīng)嚴(yán)格采用調(diào)試時探頭的移動距離，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方向?qū)θ毕葸M(jìn)行定位。同時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。