坡口角度對AUT檢測的影響

摘要：AUT檢測技術采用分區檢測原理，在油氣管道環焊縫檢測領域具有較高的缺陷檢出率，并以檢測速度快的優勢得到了快速的推廣應用。AUT是一種較為精確的檢測手段，但由于受到的影響因素較多，AUT檢測質量具有很大的波動性。本文針對油氣管道環焊縫不同坡口角度進行仿真計算，確定坡口角度變化誤差對AUT檢測的影響程度，提出相應的控制或改進措施。

關鍵詞：坡口角度;AUT檢測;仿真計算

全自動超聲波檢測（以下簡稱AUT）技術以檢出率高、檢測速度快等優勢，在全自動焊環焊縫檢測中發揮著重要的作用，國內中俄東線天然氣管道工程、中俄原油二線、陜京四線等管道工程中主要采用全自動焊接及AUT檢測。鋼管表面狀況、試塊加工精度、坡口加工精度、檢測環境溫度、軌道安裝位置、檢測方案設計等因素均會對缺陷檢出率產生一定程度的影響，本文將針對坡口角度變化，通過仿真計算，確定其對AUT檢測的影響程度。

1 AUT檢測方案

AUT采用分區檢測原理實現焊縫全壁厚方向的檢測，同時輔以體積通道、TOFD通道和耦合監視通道，檢測結果以帶狀圖形式顯示，分為A 掃描-雙門帶狀圖、B 掃描、TOFD 掃描[1]。以直徑1422mm，壁厚21.4mmmm管道為例，坡口為典型CRC坡口，按照相關標準要求，將焊縫沿壁厚方向分成若干個分區，其檢測方案如圖1所示。

2坡口角度

目前國內陸地管道AUT檢測所采用的國內標準有GB/T50818-2013《石油天然氣管道工程全自動超聲檢測技術規范》，海洋管道AUT檢測所采用的標準為DNV F101《海底管道系統》，以上標準對AUT檢測過程中的相關技術要求及驗收指標進行了明確的規定，但均未規定允許坡口角度的變化范圍。

3仿真計算

3.1 仿真建模

以直徑1422mm，壁厚21.4mm，坡口角度誤差為0進行仿真建模，按照該類型坡口AUT校準試塊設計要求，在模型中添加人工反射體。

3.2 根部

以坡口角度0偏差檢測方案為基準，將坡口角度偏差按照1.0°步進進行設置，根部坡口角度范圍為34.5°～40.5°。額外增加焊接工藝規程中的臨界誤差±1.5°，分別計算不同角度偏差下人工反射體反射回波高度的變化，計不同角度偏差下人工反射體反射回波高度與基準波高偏差。

3.2 熱焊

熱焊存在兩個分區，分別是熱焊1和熱焊2，本文以熱焊2為例分析熱焊區坡口面角度變化對AUT檢測的影響程度。以坡口角度0偏差檢測方案為基準，將坡口角度偏差按照1.0°步進進行設置，熱焊區坡口角度范圍為42°～48°，額外增加焊接工藝規程中的臨界誤差±1.5°，分別計算不同角度偏差下人工反射體反射回波高度的變化，不同角度偏差下人工反射體反射回波高度與基準波高偏差。

3.3 填充區

填充區存在5個分區，填充1至填充5采用的聚焦方案基本相同，以填充5為例分析填充區坡口面角度變化對AUT檢測的影響程度。以坡口角度0偏差檢測方案為基準，將坡口角度偏差按照1.0°步進進行設置，填充區坡口角度范圍為2°～8°，額外增加焊接工藝規程中的臨界誤差±1.5°，分別計算不同角度偏差下人工反射體反射回波高度的變化，計算結果如圖5所示，不同角度偏差下人工反射體反射回波高度與基準波高偏差。

4結論

（1）在焊接工藝規程要求的坡口角度誤差允許范圍內，反射體回波高度與基準波高最大偏差均不大于-0.9dB，即反射體回波高度與基準波高最大偏差不大于8%。當基準波高設置為滿屏高度的80%時，在坡口角度誤差允許范圍內，反射體回波高度最小值為72%，滿足現有標準要求[2]。

（2）當坡口角度加工誤差大于焊接工藝規程要求，或焊口經返修處理使坡口角度大于焊接工藝規程要求時，AUT采用原檢測方案進行檢測時，不同位置反射體回波高度與基準波高偏差不同，熱焊區及填充區最大偏差大于-3.0dB，即反射體回波高度與基準波高最大偏差大于24%。

（3）坡口角度變化過大會導致AUT檢測靈敏度降低，影響檢測結果的準確性。為有效保證AUT的檢測靈敏度，施工現場應嚴格控制坡口的加工精度。

（4）若焊接接頭返修部位坡口型式或角度發生較大變化，宜調整AUT檢測方案或采用其他方法檢測。

參考文獻：

[1]薛巖，周廣言.油氣管道環焊縫自動超聲檢測與射線檢測方法對比[J].無損檢測 2016，11：45-48.

[2]GB/T 50818-2013.石油天然氣管道工程全自動超聲波檢測技術規范[S].

作者簡介：姓名：何偉（1983-），性別：男，民族：漢，籍貫：安徽滁州，工作單位：國家管網集團建設項目管理分公司，職稱：高級工程師，學位：工學碩士，主要從長輸管道工程管理。