向綠色數(shù)字化檢測進(jìn)軍
——中油檢測公司探索超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用紀(jì)實

■ 王繼光

工程建設(shè)

向綠色數(shù)字化檢測進(jìn)軍
——中油檢測公司探索超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用紀(jì)實

■ 王繼光

提到焊縫射線檢測，人們往往談虎色變，在儀器工作時，因擔(dān)心身體受到傷害，要躲到數(shù)十米或百米以外的安全區(qū)域。

2010年以來，中國石油工程建設(shè)公司第一建設(shè)公司旗下的洛陽中油檢測有限公司（下稱中油檢測公司）在國內(nèi)率先研發(fā)出TOFD、相控陣檢測壓力容器及管道焊縫的技術(shù)，對人體零傷害，可實現(xiàn)施工安裝與檢測作業(yè)同步進(jìn)行，研發(fā)的成果正在形成影響國家工程檢測標(biāo)準(zhǔn)向更先進(jìn)方向轉(zhuǎn)變的力量。

放眼全球，研發(fā)新技術(shù)，搭乘綠色檢測首班車

2010年初，中油檢測公司發(fā)現(xiàn)，世界上一些國家興起超聲波衍射時差法檢測技術(shù)（英文簡稱TOFD），這種技術(shù)利用超聲波作用于缺陷時能夠產(chǎn)生衍射波的原理來探測焊縫缺陷，其檢測靈敏度和準(zhǔn)確度比射線高，且對人體零傷害。國內(nèi)一些單位也在嘗試使用TOFD技術(shù)，但當(dāng)時國家沒有制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，未被批準(zhǔn)在焊縫檢測中使用。

得到信息后，中油檢測公司迅速成立研發(fā)小組，開展《TOFD技術(shù)在壓力容器焊縫檢測應(yīng)用研究》課題研究。2010年10月，他們探索出TOFD在壓力容器焊縫上的檢測工藝；12月，我國正式實施衍射時差法超聲檢測標(biāo)準(zhǔn)。

“趕在國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)之前掌握新技術(shù)，使我們贏得市場競爭先機(jī)。”中油檢測公司副總工程師胡述超說。隨后，他們相繼將TOFD技術(shù)應(yīng)用在大慶石化年25萬噸全密度聚乙烯裝置、寧夏石化年500萬噸煉油改擴(kuò)建項目等工程中。經(jīng)測算，所投入成本僅是同類工程采用射線檢測的三分之一。

研發(fā)組骨干、集團(tuán)公司技能專家王業(yè)民介紹：采用TOFD檢測能實時反映檢測結(jié)果，而射線拍照要經(jīng)過顯影、洗片等十幾道工序，一般等待至少24小時才能得到結(jié)果；一臺球罐用射線檢測，產(chǎn)生的焊縫底片用好幾個箱子才能裝完，而TOFD檢測用一個U盤就可以存儲，并能通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，實現(xiàn)遠(yuǎn)程評定焊縫質(zhì)量。

據(jù)了解，目前工程建設(shè)中的球罐等壓力容器焊縫檢測，已全部使用了TOFD檢測技術(shù)。

前瞻思維，謀劃研發(fā)路，攀登檢測技術(shù)新高度

盡管中油檢測公司對《TOFD技術(shù)在壓力容器焊縫檢測應(yīng)用研究》課題研發(fā)成功充滿喜悅，但他們?nèi)员３治C(jī)感。

他們發(fā)現(xiàn)，在超聲波家族中，最早應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、軍事領(lǐng)域的相控陣技術(shù)，如果應(yīng)用在工業(yè)無損檢測中，將比TOFD更先進(jìn)：除了具備TOFD對人體無傷害、能實時反映檢測結(jié)果、可存儲至計算機(jī)等優(yōu)點外，還能反映焊縫三維圖像，而TOFD只顯示二維圖像；且相控陣對焊縫檢測的可達(dá)性強(qiáng)、單次掃查即可檢測焊縫的全部信息，并能夠彌補(bǔ)TOFD檢測存在盲區(qū)的不足。

能不能將相控陣技術(shù)應(yīng)用于容器焊縫檢測？裝置中的大壁厚管道越來越多，常規(guī)X射線檢測穿透力有限，采用伽馬射線安全防護(hù)困難，使用相控陣技術(shù)是否可行？經(jīng)過論證，中油檢測公司認(rèn)為都是可行的。

國內(nèi)是否有可借鑒的技術(shù)？經(jīng)過技術(shù)查新，中油檢測公司了解到：國內(nèi)未見將相控陣應(yīng)用于壁厚為8~200毫米壓力容器對接焊縫、角焊縫的檢測記載；也未見將TOFD和相控陣技術(shù)應(yīng)用于壓力管道（包括彎頭、大小頭、三通等處）的對接焊縫檢測的記載。

這意味著中油檢測公司要成為“第一個吃螃蟹”的先行者，怎么開辟順暢的研發(fā)道路？鑒于TOFD檢測和相控陣檢測將長期并存的市場認(rèn)知，單位班子提出：先展開相控陣技術(shù)應(yīng)用于容器焊縫檢測研究，隨后研究TOFD檢測管道技術(shù)，積累經(jīng)驗后，再研發(fā)相控陣檢測管道技術(shù)。按照構(gòu)想，2011年1月、2012年1月、2013年1月，三項技術(shù)研發(fā)相繼啟動。

匠心筑夢，勇于吃螃蟹，儲備未來競爭新實力

三項科技研發(fā)中，難度最大的是適用于管道的檢測。

適用于管道檢測的掃查器，要能夠沿管道圓周方向行走，并精確記錄行走距離。這樣的構(gòu)想在直管上容易實現(xiàn)，但在彎頭、大小頭、三通表面行走，不僅困難多，且探頭不易耦合。小組成員通過改變磁輪間距，增大探頭支架上下位移距離等改進(jìn)設(shè)計方案，制作出理想的掃查器。

在實驗室研究相控陣檢測管道技術(shù)

研發(fā)出管道焊縫TOFD檢測自動掃查器并投入實踐

經(jīng)過不懈努力，三項科研課題均圓滿結(jié)題，還獲得“一種多功能雙通道焊縫超聲波檢測掃查器”等兩項發(fā)明專利授權(quán)，“一種用于管道環(huán)焊縫超聲相控陣檢測裝置的磁力輪裝置”等6項實用新型專利授權(quán)。

研發(fā)小組在錦州石化年160萬噸焦化裝置工藝管道中試用TOFD檢測技術(shù)；在云南石化年210萬噸蠟油加氫裝置高壓管道焊縫中試用相控陣檢測技術(shù)，均獲成功，受到業(yè)主好評。

國家至今未出臺TOFD和相控陣應(yīng)用于管道檢測的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。中油檢測公司副經(jīng)理兼總工程師龔華說：研發(fā)新技術(shù)是為未來發(fā)展儲備實力，我們編制的三項技術(shù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有較大升級潛力，目前TOFD應(yīng)用于管道檢測的標(biāo)準(zhǔn)已確定為集團(tuán)公司標(biāo)準(zhǔn)，可以在集團(tuán)公司內(nèi)部工程建設(shè)中使用。一旦國家頒布相關(guān)法規(guī)，我們的檢測技術(shù)將占領(lǐng)檢測市場的前沿。

目前，中油檢測公司正在開展《無損檢測工程在線信息管理系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用》課題研究，實現(xiàn)TOFD和相控陣檢測焊縫信息網(wǎng)上審核等功能。搭載“互聯(lián)網(wǎng)+”的快車，該公司的檢測技術(shù)正向更高更遠(yuǎn)的方向發(fā)展。