海洋鋼結構焊縫超聲檢測串列式掃查架的開發

賈劉仁，王 猛，馬海濱，楊 光，張富春

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452)

海洋鋼結構焊縫超聲檢測串列式掃查架的開發

賈劉仁，王 猛，馬海濱，楊 光，張富春

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452)

結合超聲檢測串列式掃查的原理和特點，開發出一套適用于海洋鋼結構厚板K型或單V型坡口焊縫的串列式掃查裝置。使用此裝置進行了驗證試驗，結果表明：該裝置降低了檢測的人力工時投入，提高了檢驗準確率，達到了穩定、快速檢測垂直于掃查面的面狀缺陷(如坡口未熔合、中心裂紋等)的目的。

海洋鋼結構；超聲檢測；串列式掃查

超聲檢測[1]在海洋鋼結構焊縫檢測中扮演著重要角色。一般焊縫檢測時，只需一個探頭同時兼發射和接收脈沖用；但厚板K型或單V型坡口焊縫易產生垂直于掃查面的面狀缺陷(如坡口未熔合、中心裂紋等)，故對此類焊縫，則需采用串列式超聲檢測的方法。

串列式超聲檢測是使用兩個斜探頭，一前一后同方向放置在同一掃查面上,一個探頭發射的超聲波被缺陷反射,經底面反射后進入另一個探頭的探傷方式。其檢測操作示意見圖1。

圖1 串列式超聲檢測操作示意

1 檢測現狀

目前，海洋制造業中，針對厚板K型或單V型坡口焊縫中垂直于掃查面的平面缺陷的檢測，主要采用純手動檢測，即檢驗員雙手各持一個探頭，在確保兩個探頭直線進退的情況下進行作業。純手動操作的缺點主要有：① 人為因素影響大，操作過程中無法保證對兩探頭距離的控制；② 作業過程需要兩名檢驗員配合進行，人力投入較大；③ 工作效率低；④ 檢測準確率低。

為了解決這一問題，筆者從該技術的原理入手，結合現場操作實用性、便攜性等方面的需求，設計開發出一款適用于海洋鋼結構焊縫超聲檢測的串列式掃查架。

2 可行性分析

2.1 應用可行性

串列式掃查架開發的初衷在于減輕檢驗員的工作強度，提升檢驗員的工作效率和探傷準確度。就目前對K型或單 V型坡口焊縫探傷的現狀不難發現，工作強度、工作效率和探傷準確度恰恰是制約檢驗人員檢測的關鍵因素，因此串列式掃查架的開發從應用層面上來講是絕對可行的。

2.2 經濟可行性 開發該裝置所用的材料為生產中常見的不銹鋼或鋁合金材料，價格低廉。以公司內部現有的超聲探頭為配置對象，節省了購置探頭的費用。經核算，每套的加工費用在800元左右，如果成功應用于現場檢驗，每3 h所節省的費用便超過800元。

3 設計及加工制作

該掃查裝置采用經濟實惠的不銹鋼或鋁合金為操作框架，配合方便人員調節的蝶形螺母、壓緊片和能實時監測探頭間距的1…1刻度標尺，長寬高分別為250,10,18 mm，設計總重量約500 g，適用于焊縫單側和跨焊縫兩種掃查方式。該裝置方便檢驗人員在檢測過程中單手操作探頭，同時能根據要求自由移動或固定探頭，最終達到穩定、快速檢測特定缺陷的目的。

設計圖紙見圖2，實物圖片見圖3。

圖2 掃查架設計圖紙

圖3 實物圖片

4 試驗驗證

為了客觀地驗證串列式掃查架的工作效率及使用效果，成品加工完成后，選取了公司內部技能水平不同的人員進行了現場檢測驗證，按照檢驗人員技能水平從高到低的次序分別分為1，2，3組。檢測對象為ZAWTIKA 1B項目立柱環板結構，該結構焊縫的坡口均為K型坡口。使用串列式掃查架前后的數據對比情況，見表1。

通過試驗對比不難看出，不同技能水平的超聲檢測人員，在使用串列式掃查架對K型或單V型坡口形式焊縫中垂直于掃查面的面狀缺陷檢測時，檢驗速度、人力投入和檢驗結果準確率都要更勝一籌。

表1 使用串列式掃查架前后的試驗數據對比

5 結論

超聲波串列式掃查架結構緊湊，體積小巧，攜帶方便，經濟實用，符合現場檢驗需求，能滿足焊縫單側和跨焊縫兩種掃查方式。良好穩定的掃查效果進一步確保了缺陷的準確檢出，為工程項目節省了更多的施工時間。

[1] 生利英.超聲波檢測技術[M]. 北京: 化學工業出版社，2014.

Development of Tandem Scanning Frame for Ultrasonic Testing of Welds in Offshore Steel Structure

JIA Liu-ren, WANG Meng, MA Hai-bin, YANG Guang, ZHANG Fu-chun

(Offshore Oil Engineering Co., Ltd., Tianjin 300452, China)

Based on the principle and characteristics of ultrasonic tandem scanning, this paper develops a series of tandem scanning devices which are suitable for type K or single-bevel-groove welds of offshore steel structure. The experiment is carried out by using this device, and the results indicate that the device reduces the labor hour investment for this seam examination, improves the inspection accuracy, achieves a stable and rapid detection of surface defects perpendicular to the scan surface (such as incomplete fusion, cracks and other defects of the center).

Offshore steel structure; Ultrasonic testing; Tandem scanning

2016-10-15

賈劉仁(1984-),男，本科,主要從事海洋鋼結構的無損檢測和人員培訓工作。

賈劉仁， E-mail: jialr@mail.cooec.com.cn。

10.11973/wsjc201704017

TG115.28

A

1000-6656(2017)04-0080-02