压力管道自动超声成像检测技术

　　压力管道主要用于燃油、原油、燃气、蒸汽和工业用危险介质的输送,广泛用于城市发展、能源供应、石油化工的基础设施和人民生活等领域。2004年我国压力管道总长度已达75万km,其中长输管道3万km、集输管道30万km、城市公用管道22万km、工业管道20万km。随着我国经济持续和快速发展,未来10~20 a(年),我国将进入埋地管道建设和发展的高峰期。

　　为确保压力管道的安全,在新安装或在用检验时,必须对焊缝进行无损检测,以发现各种焊接缺陷或使用过程中产生的裂纹类缺陷,并加以消除。目前我国对压力管道焊缝主要采用射线和手动超声A扫描检测,这两种检测方法主要存在工作时间长、效率低、费用高以及对有些缺陷易漏检等缺点。

　　为此,国外近年来开发出超声自动成像检测技术来代替射线和手动A扫描超声检测。管道超声自动成像检测技术的研究始于20世纪80年代,到90年代开始进行工程检测应用^[1~3],到1998年美国ASTM^[4]和API^[5]分别制订和颁布了有关检测标准,并在国际上得到广泛应用,如加拿大和美国等国家有关法规^[6]对压力管道的焊接鼓励采用自动超声检测技术。

　　近年来,随着我国西气东输管道的建设,几家管道安装和检测公司开始从国外引进管道自动超声成像检测设备,并在西气东输管道安装过程中进行部分应用。采用国外设备,除了价格昂贵之外,在应用过程中仍存在一些具体技术问题,如检测的可靠性、设备使用的方便性、相控阵技术的应用、小径管的检测问题及温度对楔块声速改变所造成的影响等。为加速管道自动超声成像技术在我国的推广应用,中国特种设备检测研究中心与美国CD国际公司开展了合作研究,研制了相应的检测仪器,应用于一些新安装和在用管道的检测,解决了国外技术存在的许多问题,取得了良好的效果,下面对该技术和开发的仪器设备特点进行介绍。

　　1　压力管道自动超声成像检测技术的特点

　　与射线检测相比,超声自动成像检测有很多优点。压力管道焊缝如采用射线检测易漏检面状缺陷,特别是开度小的裂纹和未熔合等,从断裂力学角度分析,这些缺陷最容易发展以致产生破损;而用超声自动成像技术就很容易发现这些缺陷,且可通过B扫描和衍射声时法(TOFD)对缺陷进行定量定性分析。在很多施工现场,射线检测和焊接不能同时进行,大大影响工程进度;而自动超声检测几乎不影响现场施工,且可快速得到检测结果,不像射线检测需暗室处理和评片,无需大量消耗品,对人体无害。另外,射线检测不能显示缺陷深度,而自动超声检测通过分区法判定缺陷深度精度可达1 mm,得到的彩色B扫描图形可实时打印,也可存入光盘,非常方便,不像射线检测需用大量底片作为存档。