海底石油管線的相控陣檢測技術應用研究

楊東明　史學材

摘 要：本文首先針對相控陣技術的一些基本原理進行簡單闡述，其次對相控陣技術在實際應用過程中的一系列掃描進行分析。在這一基礎上，將相控陣檢測技術科學合理應用到海底石油管線的檢測當中，為檢測效果和質量提供有效保障。

關鍵詞：海底石油；石油管線；相控陣；檢測技術

在當前科學技術不斷進步和快速發展的背景下，越來越多的新型技術被廣泛應用到各領域當中，其中相控陣檢測技術就被科學合理應用到海底石油管線的檢測當中。在海底石油管線實際檢測過程中，通過這種檢測技術的合理應用，不僅能夠實現對海關特定的一些壁厚或者坡口形式進行有效檢測，而且還能夠保證這些檢測數據具有真實性和有效性。除此之外，由于全自動超聲波技術現階段已經成為世界上比較成熟的一種檢驗技術，所以在海底石油管線檢測過程中，可以將該技術與相控陣檢測技術進行有效結合。在保證檢測率的基礎上，能夠將其科學合理應用到海底石油管線的鋪設檢測當中。

1.相控陣技術基本原理分析

相控陣檢測技術近年來被推出，并且在很多領域中被廣泛應用。這種技術在實際應用過程中，其實就是對傳統單晶片超聲檢測的一種特殊性應用方式。如果從嚴格的意義出發對其進行分析，那么相控陣技術本身的思想來自于“惠更斯原理的”，該原理當中提出，在一些行進的波陣面上，任何一點都可以被看作是一種新的次波源。由此可以看出，在具體操作過程中，無論是在任何一個波陣面的上，都可以對下一時刻的波陣面進行繪制。波陣面其實就是由很多不同的晶片相互組合而成，但是在具體操作過程中，其實只需要對主波自身的波陣面進行綜合考量就可以。相控陣檢測技術在實際應用過程中，其探頭本身對一些具有相同伸展形變的壓電材料能夠施加相同的電壓。但是本身并不是只有一個單一的晶片，而是需要由各種不同小晶片相互組合而成。所有晶片在具體應用過程中，都需要依靠導線的方式對進有效連接，同時所有的社用的晶片都需要安裝在同一個的背襯上面。在具體操作過程中，如果所有的晶片在實踐中都被相同的電壓給激發起來的時候，那么所有晶片都會以一種一致性的方式逐漸呈現一定的形變伸展狀態[1]。通過這種方式的展示，這些晶片所能夠呈現出的效果與激勵同一個尺寸的單一晶片之間相比，效果能夠具有一致性。圖1中就顯示出多晶片本身的結構，以及相控陣探頭在具體應用過程中的實際運作狀態。

2.相控陣技術在實際應用過程中的掃描方式

相控陣檢測技術在實際應用過程中，由于本身具有一定的特殊性特征，所以在實際應用時的掃描方式也會體現出一定的復雜性。相控陣在應用時會遵循聚焦法則，但是這種法則在實踐中具有非常復雜的特征，幾個組合在一起之后，才能夠完成相對應的電子掃描。一般情況下，在針對電子掃描進行選擇的時候，可以按照線性掃描、扇形、以及動態深度聚焦這幾個方式對其進行選擇和實現掃描。如圖2所示[2]。

通過對圖2中所示內容進行分析之后可以看出，一般情況下，線性的掃描基本上都是利用陣重復的方式，實現相同聚焦法則的有效落實。而扇形掃描利用相同的晶元，在這一基礎上，對其進行掃描和檢測，但是聚焦法則在這種狀態下會發生一定的變化。最后是動態深度聚焦，這種方式在實際應用過程中，無論是發射器或者是接收器的聚焦法則都可能會由于實際情況的不同而發生相對應的變化，所以可以在特定的深度方向上，對其形成一定的優化聚集。在實踐中，將這些掃描方式與自動掃查器進行有效結合，這樣不僅能夠是現在一些特定的路徑上進行相控陣探頭的有效移動，而且還能夠實現對整個檢測工件的檢測。

3.相控陣檢測技術在海底石油管線中的實際應用

為了保證相控陣檢測技術海底石油管線中的應用效果，海洋石油工程公司針對這一現象進行具體操作時，利用焊縫雙側兩PA的探頭實現非平行掃描技術的應用，掃查角度設置在40°至70°之間。在這一基礎上，對聲速、靈敏度進行相對應的調試，完成之后，需要做好深度至少要2.2倍板厚的TCG曲線。除此之外，在具體操作過程中，還需要在筆記本電腦上利用ESBTOOL軟件，對OMINISCAN進行有效的模擬調整，并且對其中的參數進行準確有效的設置。這樣不僅能夠從根本上保證PAUT的角度范圍能夠全部都覆蓋到整個焊縫，而且還能夠覆蓋到一些熱影響地區。在這種情況下，可以直接對模擬計算出來的步進進行偏移處理，在每一道焊口上畫好需要行走的參考路線，同時使用手動掃查的方式，對其進行有效的檢查。如圖3所示[3]。

通過這種方式的實際應用可以看出，PAUT所檢測出來的人工缺陷起始位置相互之間的平均誤差大概9.4mm左右，而深度方面的平均誤差能夠達到0.7mm左右。由此可以看出，無論是長度或者是深度的誤差都比較小，唯一的不足之處就是人工缺陷在實際檢測過程中，其位置誤差相對比較大，大概能夠達到1cm左右。出現這一問題的原因可能是由于在實際檢測過程中，由于編碼器本身在校準過程中出現的偏差現象，不能夠實現百分之百的精度。這樣就會導致在實際掃查過程中，編碼器本身在針對一些行程進行記錄時，會存在一定的偏差現象。但是這種偏差現象對于海底石油管線的管道焊接以及具體使用而言，可以忽略不計，能夠滿足海洋石油工程公司在針對海底石油管線進行敷設時的要求。

4.結束語

綜上所述，在當前計算科學技術不斷進步和快速發展的背景下，海底石油管道在實現焊接的時候，對其采取有針對性的檢測技術已經逐漸成為一種必然趨勢。海洋石油工程公司在實踐中，自從引入全自動超聲波檢測技術一直到今天，該技術已經逐漸成為海洋石油工程公司的核心技術。在該技術的實際應用過程中，不僅能夠實現對各種不同類型項目的有效檢測，而且還能夠保證檢測結果具有真實性和有效性。

參考文獻：

[1]郭冀江.海底石油管線檢漏與維修的研究和應用[J].清洗世界，2017，33（03）：1-5.

[2]李鴻飛.海底石油管線使用中的維護和檢測技術探討[J].化工管理，2013（16）：106.

[3]郭冀江. 海底石油管線檢漏與維修的研究和應用[A]. 中國海洋工程學會.第十五屆中國海洋（岸）工程學術討論會論文集（下）[C].中國海洋工程學會：，2011：5.