管道焊縫無損檢測綜合方法研究

張天宇，高望，張志陽，金燕南，張效源

（吉林寰球和創機械制造清洗有限公司，吉林 吉林 132000）

隨著天然氣能源成為我國主要的清潔能源之一，開始大量的使用在我國的能源安全供給中，要想讓天然氣運送到家家戶戶中，就離不開管道輸送。但是，一旦管道在輸送過程中出現了破損、裂痕等情況就極易發生能源泄露以及爆炸，從而危害到人民群眾的安全，因此，管道焊縫的質量直接影響到了管道結構的整體性和安全性。為了更好地檢查管道焊縫的質量，一般采取管道焊縫的無損檢測技術，無損檢測技術是判定管道焊縫是否合格、完整、安全的關鍵手段，采用合適的無損檢測技術可以更好地判斷出管道的質量。為了更好地減少管道事故，提高管道運輸能源的社會效益和經濟效益，我國需要不斷提高管道焊縫無損檢測技術，從而及時地修復管道焊縫中的缺陷，保證管道焊縫的完整性、安全性、可靠性。

1 管道焊縫概述

管道焊縫主要是指通過適當的物理方式從而連接管道與管道，使得管道和管道兩個固態物體產生原子間的結合力而連接在一起。管道焊縫是打造大規模管道系統的關鍵要素，激光焊是常見的管道焊縫技術，具有較高能量、較高精度的特點，可以適用于大口徑的管道焊縫。隨著激光焊縫技術的不斷成熟，激光焊縫技術的應用范圍也越來越廣，并且在管道焊縫過程中也展現出來了更多的優良性能，例如防止熱裂和冷裂的能力。激光焊縫技術中的組織晶粒較細，在進行管道焊縫中可以有效地防止熱裂紋的產生，再加上焊縫速度較高管道熱烈變敏感度也會變低，激光焊縫技術加熱區域小，對于管道焊縫具有著重要的意義，因此激光焊縫金屬成為了管道焊縫先進制造技術，可以將管道焊縫過程簡單化、集中化、自動化。

2 管道焊縫中存在的缺陷分析

管道焊縫過后由于連接件直接會產生較小的相對位移，就會進而引起管道出現相應的裂縫和缺陷，管道裂縫的存在會影響到管道焊縫的質量和安全使用，不利于管道的結構強度和耐腐蝕性能。常見的管道焊縫缺陷包括氣孔、裂紋、夾渣等。

管道在進行焊縫時會由于空氣中的水分或金屬內的水分產生氣孔，氣孔若是出現在管道焊縫的表面便很容易被發現，但若是在管道內部則需要通過無損檢測技術才能夠發現。焊縫氣孔產生的原因有材料表面不清潔或者焊縫前處理不當等，氣孔的出現常常會導致管道出現相應的不穩定性，在使用管道的過程中及其容易出現相應的裂痕。裂紋也常常是管道在進行焊縫中出現的缺陷，常見的管道裂紋根據不同的特性具有不同的劃分方法，熱裂紋、冷裂紋便是常見的裂紋劃分方法，熱裂紋是由于管道焊縫過程中產生的高溫導致的，但是，冷裂紋卻是由于焊縫過后溫度產生較大的變化導致的裂紋，冷裂紋對于管道的危害很大，容易導致管道脆裂。

3 管道焊縫的無損檢測技術分析

3.1 無損檢測技術概述

無損檢測技術是管道焊縫評價和檢測不可缺少的有效工具，主要是指在不損傷被減材料、工作或設備的前提下，采用某些物理方法來測定管道的物理性能，從而判定管道焊縫是否合格，無損檢測是一種經濟環保、又能迅速檢測產品性能質量的技術。

無損檢測技術表示利用了材料在射線輻射、彈性波下的性質，在管縫焊接中，無損檢測技術常常用于檢測管道焊縫接頭，從而及時發現管道焊縫接頭中的缺陷，避免管道危險事故的發生。無損檢測技術是管道焊接工程結束后的重要步驟，通過檢測管道焊縫的質量發現管道焊縫內部的缺陷，常用的無損檢測方法有紅外無損檢測技術、超聲無損檢測技術以及綜合無損檢測技術，都是以不損害預期使用信號可用性的方法來檢查管道焊縫材料，從而來評定管道焊縫的完整性和質量。

3.2 紅外無損檢測技術分析

紅外無損檢測技術主要是通過目標的紅外光譜來對目標物體進行相應的識別和分析，紅外無損檢測技術運用在管道焊縫檢測中有許多優點，例如，環境適應好、隱蔽性強、體積小便操作等。紅外無損檢測技術無論是在白天還是黑夜都能正常工作，不容易受到干擾信號的影響，能夠有效地識別偽裝目標，目前，紅外無損檢測技術被廣泛運用在管道焊縫檢測中，可以有效地對金屬管道的缺陷進行直觀顯示。

紅外無損檢測技術主要是利用率管道的紅外光譜、圖像等信息，在不接觸管道材料的前提下仍然能根據紅外線譜來探求物體內部的情況和瑕疵以及表面溫度的情況，紅外線無損檢測技術在檢測出管道內部的缺陷后，便可以使用動態和靜態目標溫度變化的跟蹤檢測以及常規檢測，根據檢測結果直觀易懂、快捷方便找到管道裂痕情況。除此之外，紅外無損檢測技術還可以對管道中的熱流加以測量，消除到管道焊縫中的局部缺陷。

3.3 超聲無損檢測技術分析

超聲波無損檢測技術主要是在利用脈沖反射的方法檢測管道焊縫過程中的工作缺陷，其中，包括缺陷回波法、地波法等等，再加上超聲波具有波長短、聲速好的特點，可以在較短時間內迅速集中力量，從而實現穿透管道內部進行相應的檢測的目的。超聲波無損檢測技術是利用超聲波的巨大能量對管道進行相應的檢測，超聲波之間的信號波動是超聲波無損檢測技術的關鍵，也是評定和檢測管道焊縫的質量和性能。

TOFD 超聲波無損檢測技術是近幾年出現的管道焊縫檢測技術，相比傳統的超聲波檢測技術，TOFD 超聲波無損檢測技術內部裝有放大器，可以利用超聲波衍射原理來檢測管道內部的缺陷，除此之外，超聲波具有較強的能量，從而提升了超聲波中的信噪比，信噪比的增加便能一定程度上提高檢測結果的準確性，TOFD 超聲波檢測技術比紅外無損檢測技術具有較高的缺陷定位精度，能夠對更厚、體積更大的管道進行更為精準的缺陷檢測。

3.4 管道焊縫的綜合無損檢測技術

為了更好地加強管道焊縫檢測技術，在進行管道焊縫檢測過程中，可以采用紅外線+TOFD 超聲波檢測技術，兩種檢測技術通過使用可以有效地解決兩者的不足，相互補充、取長補短，將檢測效果達到極致，我們稱這樣的管道檢測技術為綜合無損檢測技術。

紅外無損檢測技術可以利用管道物體表面的二維碼溫度進行相應的檢測，根據紅外線熱度準確的發現管道焊縫中的缺陷和不足；超聲波具有良好的指向性、能量大，TOFD 超聲波無損檢測技術可以利用更高的信噪比、能量以及穿透力來檢測厚度更大的管道，因此，TOFD 超聲波無損檢測技術大量應用于厚度更大的管道焊縫檢測過程，但是，在檢測金屬管道焊縫的缺陷時，單純地采用一種無損檢測技術是無法達到相應的效果，可以將紅外檢測技術與TOFD 超聲波無損檢測技術相結合，不僅可以將TOFD 超聲波無損檢測技術的穿透力發揮到極致，還可以用紅外無損檢測技術強化檢測過程中的準確性，從而有效地對不同厚度的管道進行相應的檢測。

4 結語

綜上所述，管道目前成了我國天然氣能源運輸的關鍵成為，為了更好地進行天然氣的管道運輸，就需要利用焊縫技術來建立規模龐大的管道運輸系統，但是，在管道焊縫過程中常常會出現裂縫等問題，因此，無損檢測技術是完善管道焊縫過程的關鍵技術。為了更好地在檢測管道焊縫的性能和質量，需要正確的在不同的管道中使用合適的無損檢測技術，正確地運用紅外無損檢測技術、超聲波無損檢測技術、綜合無損檢測技術，從而才能提高管道焊縫的質量和性能。