焊接结构水下无损检测技术及其进展

　　目前,世界海上石油天然气钻井与生产平台及与其配套的海洋钢结构已有近万座^[1],其作业水深也日益由近海向深海挺进。 这些海上工程结构主要采用焊接方式连接,在海洋的恶劣工况下(如波浪、风暴潮与海流等疲劳负荷的影响、船舶碰撞、直升机起落与海啸的冲击),接头焊缝处最 容易造成疲劳破坏、脆性断裂、应力腐蚀开裂等现象。特别是海洋工程结构在安装与维修时需进行大量水下焊接(湿法、局部干法、干法),其性能更难保证。利用 水下无损检测技术(UWNDT)直接对水下焊接结构(主要是水下焊缝)进行质量检查,可发现结构表面或内部存在的各种缺陷或隐患,提供分析隐患和清除缺陷 的依据,从而确保水下焊接结构的可靠性和使用安全性。因此,发展UWNDT技术,不但有利于提高海洋水下钢结构的安全性、有效性以及节约海洋开发成本,而 且对于水下焊接技术及海洋工程开发也有极大推动作用。

　　1　UWNDT分类与基本问题

　　1.1　UWNDT的分类

　　目前,世界各国正在应用和研究的UWNDT方法较多,陆上生产应用的无损检测(NDT)技术,几乎都在水下尝试过。常规的UWNDT方法一般有 水下目视检测(UWVT)、水下磁粉检测(UWMT)、水下超声波检测(UWUT)和水下射线检测(UWRT)等。按照作业方式则有潜水员和水下机器人 (ROV)检测两种。

　　1.2　UWNDT的基本问题

　　UWNDT检验不同于陆上的NDT,它有更多的特殊要求,水下检验人员除掌握各种水下检验技术外,还必须熟练掌握相应的潜水技术及应变能力。水下检测过程中会出现各种陆地上所未遇到的问题,其中有直接影响的主要有以下问题^[2]。

　　1.2.1　能见度的影响

　　水对光的吸收、反射和折射比空气中强得多。因此,光在水中传播时减弱得很快。在海底淤泥和夹带泥沙的海域中进行检测时,水中能见度就更差了。为了改善能见度,必须采用多灯具照明或其他水下人员配合照明等方法。

　　1.2.2　水深水温的影响

　　随着水深增加,光照降低,视野减少,人体受压增加,潜水员可能会感到寒冷且出现昏晕。因此水深限制了工作时间,水温限制了工作的季节。

　　1.2.3　波浪、潮汐及涌浪的影响

　　波浪、潮汐及涌浪将导致潜水员及潜水设备的不稳定,影响水下检测工作的实施和检测质量。如果波浪过大将无法对飞溅区进行检测,浪涌则使录像画面晃动,并会破坏磁痕。

　　1.2.4　水下清理的影响

　　水下清理是焊接结构UWNDT的重要准备工作。特别对于水下服役时间长的焊接结构,可能存在繁密的海生物和海底沉积物等覆盖物,其清理可能非常困难,必然增加潜水员工作时间。