無損檢測技術和標準在海洋工程領域中的實踐探究

楊光

海洋石油工程股份有限公司技術服務分公司 天津 300452

1 海洋工程的范圍

海洋工程是牽涉或是和海洋環境有關的工程，如海洋鉆井平臺、系泊系統、海底管道及其它開發海洋資源的設備與工程建筑（如陸地終端處理系統、海上風力發電）。其中海洋平臺亦可分成移動式平臺與固定式平臺兩類，因而系泊系統重要是指FPSO的海上系泊單點結構，海底管道是透過密封的管道于海底時隔地運送大量油（氣）的管道，通常分成雙層管與單層管兩種[1]。這些海洋工程結構基本都是由鋼材料焊接而成，加之需要長期在惡劣的海況環境下服役，受到長期的腐蝕和疲勞應力，使得海洋工程在結構材料選擇、制造質量方面的要求非常高，一般鋼材的屈服強度不小于355N/mm2。因此對原材料和重要鋼結構焊縫的質量也提出了更高的要求，其無損檢測檢測范圍接近于100%，驗收標準也要求在一個比較高的水平。

2 無損檢測技術在海洋工程領域的應用現狀

海洋工程以及裝備的無損檢測內容重要是結構的完整性檢驗與焊縫的無損檢驗等，常見的無損檢測方法重要是四小常規無損檢測技術：超音波偵測（UT）、磁粉偵測（MT）、滲入偵測（PT）、射線偵測（RT），近年來半自動超音波偵測（AUT）、相控陣超音波偵測（PAUT）、超音波繞射時差法（TOFD）、渦流偵測（ET）等全新技術亦獲得了迅猛的發展與應用。超音波偵測具備檢測靈敏度低、穿透能力弱、設備輕巧、手動便于等優點，能非常糟糕地偵測出構件的外部缺陷，不過沒記錄，結論受檢驗員技術影響比較小；磁粉偵測與滲入偵測依次適合偵測鐵磁性材料表面以及將近表面缺陷與非多孔材料的表面缺陷，均具備表明缺陷簡單、靈敏度低、手動便于等優點，不過受材料性質與表面狀態沖擊比較小，而且難以偵測外部缺陷；射線偵測局限在偵測各種材料的外部缺陷，尤其適合偵測體積型缺陷，并有膠片留存檢測結果，不過檢測成本低、效率高，對于人體有輻射危險性，防御成本低，易于在交叉檢修[2]。

3 無損檢測標準在海洋工程領域中應用措施

3.1 不斷提高國內無損檢測標準的整體水平

目前海洋工程及裝備項目主要使用歐美的國際標準，例如API、ASTM、AWS、ISO等，對于國內無損檢測標準的使用率不高，這說明國內無損檢測標準的系統性和權威性還沒有達到國際水平，對于國內的海洋工程制造，我們要根據實際制定符合國內實際情況，同時，遵守國際先進標準，做好標準和應用推廣工作。

3.2 保證無損檢測標準的制定和更新速度

在制定無損檢測標準的過程中，需要對該國海洋工程的各個方面進行全面有效的研究，積極研究和收集各國的技術監管和監管申請以及技術標準。同時，還應全面實施，并積極研究并積極結合國際貿易協會的規章和標準。提高國內無損檢測標準準確性和可行性的適當方法。

4 現階段海洋工程無損檢測技術和標準的發展趨勢

（1）管狀TKY節點焊縫傳統檢測技術的完善提高及新方法研究。管狀TKY節點焊縫在海洋工程結構中是非常重要的節點，廣泛存在與平臺導管架和上部組塊框架上，對管狀TKY節點的檢測要求很高，一般都是100%的超聲波和磁粉檢驗。但傳統超聲波檢測的可靠性因受各種結構和環境因素的影響并不十分理想，且對人員的技術要求較高，造成現場檢測結果的可靠性偏低。同時因為結構的復雜性很難使用先進的檢測手段來替代，目前已經有公司對TKY節點進行相控陣的檢驗可行性研究以及智能化檢測的研究，從而解決缺陷定位困難的問題。

（2）推廣超聲波衍射時差法（TOFD）在海洋工程上的應用。海洋石油平臺的鋼樁、導管焊縫是海洋工程的重要構件，此類焊縫約占整體工程檢測比例的1/3。鋼樁、導管屬大管徑、大壁厚結構，直徑主要在2000-3000mm，壁厚主要在32-80mm范圍內，目前此類焊縫檢測主要采用手工超聲波檢測，需要手動使用0°、45°、60°、70°4個探頭雙面雙側進行掃查，檢測一道焊口耗時較長，檢測效率低下。TOFD技術是基于手工超聲檢測的新型檢測技術，目前主要應用在壓力容器的無損檢測。TOFD配有自動或半自動掃查裝置，一次掃查幾乎能夠覆蓋整個焊縫區域（除上下表面盲區），可以實現非常高的檢測速度，缺陷檢出率也高，并且可以永久保存數據，非常適合檢測鋼樁、導管這種大管徑、大壁厚的環縱縫。對TOFD技術的推廣是海洋工程無損檢測發展的趨勢[3]。但是目前TOFD在鋼結構方面的標準支持比較薄弱，這也是應用推廣的一項難點，需要我們在標準制定時予以明確和加強。

（3）推廣相控陣超聲檢測技術（PAUT）在海洋工程上的應用。在工藝管線的檢測上，PAUT技術對比射線技術能夠提高3倍的檢測效率，并且可以實現無輻射作業，提高作業安全性。在標準方面主要使用ASME標準，國內的PAUT相關標準不夠完善，及時，也是推廣PAUT的一個制約因素。

5 結語

提高無損檢測技術和標準的綜合水平是當前海洋工程領域的一項重要任務。同時，還必須確保無損檢測標準的開發和更新速度。另外，可以積極加強無損檢測標準的服務開發，有效提高無損檢測標準的實際應用，促進海洋工程領域各項任務的順利開展，取得良好的效果。