新無損檢測技術在長輸不銹鋼管道工程的應用及發(fā)展趨勢

 浙江至德鋼業(yè)有限公司闡述了新無損檢測技術在長輸不銹鋼管道工程中的應用狀況，并評價新無損檢測技術對長輸不銹鋼管道建設的重要影響，以新技術為例綜合分析了國內(nèi)長輸不銹鋼管道無損檢測的發(fā)展現(xiàn)狀，指出發(fā)展趨勢。

一、引言

 發(fā)達國家石油天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗表明，建立全國性聯(lián)通的長輸不銹鋼管道網(wǎng)絡是一個國家能源發(fā)展的必然趨勢和客觀要求，對推動經(jīng)濟建設有著十分重要的意義，石油、天然氣采用不銹鋼管道傳輸被認為是最為安全經(jīng)濟的方法，截止到2011年底我國已經(jīng)建成石油、天然氣、成品油等長輸不銹鋼管道6萬余公里，這些長輸管道是我國能源運輸?shù)闹鲃用}。為落實“立足國內(nèi)，利用海外；西氣東輸，北氣南下；就近供應”的能源發(fā)展策略，國家正逐步加快長輸管網(wǎng)的建設速度，到2020年預計再新建管道10萬km，形成國內(nèi)管線、國外管線和海上管道互相聯(lián)通的大管網(wǎng)。無損檢測作為控制管道焊接質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段的技術已經(jīng)不能滿足發(fā)展的需要，發(fā)展和引進新技術成為大勢所趨，從西氣東輸一線開始，大量新無損檢測技術被應用于國內(nèi)長輸管道建設中。

二、新無損檢測在長輸不銹鋼管道工程中的應用現(xiàn)狀

 1. 無損檢測的特點

  所謂無損檢測就是研發(fā)和應用各種技術方法，以不損害被檢對象未來用途和功能的方式，為探測、定位、測量和評價缺陷，評估完整性、性能和成分，測量幾何特征，而對材料和零（部）件所進行的檢驗、檢查和測試。在長輸不銹鋼管道工程檢測中，常用到的無損檢測方法有X射線檢測、超聲波檢測、AUT檢測、滲透檢測、磁粉檢測。這些常規(guī)無損檢測方法，基本保證了標準要求的焊口質(zhì)量等級。但是，對于有些特殊焊口的檢測有時需要多種無損檢測方法并用，以此克服單一無損檢測方法所存在的弊端，從而避免焊口出現(xiàn)缺陷漏檢事故，確保長輸管道焊口滿足質(zhì)量要求。隨著技術的進步，新無損檢測的技術手段也越來越進步，能夠突破自身技術的一些局限性，更加廣泛地應用于長輸管道建設。

  2. 國內(nèi)長輸不銹鋼管道常用的無損檢測法

   目前，國內(nèi)長輸不銹鋼管道進行的無損檢測方法主要有射線檢測法以及超聲波檢測，這兩種檢測方法主要是對管道的環(huán)焊縫進行檢測。

   a. 射線檢測

   在現(xiàn)代化長輸油氣管道建設中，對對接焊縫進行無損檢測是保證工程質(zhì)量的重要手段，其中射線檢測又占據(jù)了十分重要的地位，射線檢測具有缺陷檢出率高、直觀形象等優(yōu)點。長期以來，射線檢測主要依靠定向X射線機在管道外面通過雙壁透射和X射線爬行器在管道內(nèi)部進行中心透照方式進行照相，在施工中，采用定向X射線機雙壁透照抬動機具、布置底片等勞動強度相當大，且難以在如山區(qū)、水田、沼澤等復雜地段進行檢測作業(yè)，并因焦距長而又必需增大射線功率或曝光時間，在大比例檢測中工效較低。而采用X射線管道爬行器中心透照，射線源焦距短而縮短曝光時間或射線功率，底片成像質(zhì)量好；因此在目前油氣管道主體檢測施工中主要采用以X射線管道爬行器中心透照法作為主要檢測手段；對于一些連頭、碰頭、彎度較大的管道焊口無法采用X射線管道爬行器中心透照法檢測的，采用以定向X射線機雙壁透作為輔助手段進行管道檢測施工。

   b. 超聲波檢測

  目前，超聲波是最有效，最好用的無損檢測方法。超聲波檢測的穿透力很強、對人體沒有危害，已經(jīng)被廣泛地應用于各種工業(yè)以及各類工程的探測中。目前，國內(nèi)外在長輸不銹鋼管道的環(huán)焊縫檢測中，主要運用全自動超聲波檢測技術，與傳統(tǒng)的手動超聲檢測相比，其檢測的速度更快，對缺陷的數(shù)量以定量的判斷的準確率更高，而且對環(huán)境的污染明顯降低，作業(yè)的強度大大地減少。其檢測的具體原理是：把管道焊縫劃分為若干個分區(qū)，每一個分區(qū)的高度不超過3mm，可以用一個分區(qū)來檢測焊縫的某一個區(qū)域，比如焊縫的根部區(qū)或者鈍邊區(qū)；也可以由幾個分區(qū)來進行探測，比如熱焊區(qū)或者填充區(qū)。每一個具體的分區(qū)都有不同的聚焦聲束來進行探傷，探頭的角度腰按照坡口的角度以及熔合線上沒有熔合的尺寸來進行確定。

三、新無損檢測在長輸不銹鋼管道工程中的的發(fā)展趨勢

  1. 射線檢測法的發(fā)展趨勢

  目前，與國外相比我國的X射線管道爬行器的使用性能仍然比較落后，X射線管道爬行器存在傳感器壽命低、易損壞、價格昂貴，且由于接收指令錯誤很容易造成割管事故等缺點。使得X射線爬行器在不銹鋼管道檢測中受到一定的制約。針對X射線管道爬行器的傳感器使用缺陷，目前在管道爬行設備行業(yè)中出現(xiàn)一種采用磁定位的新型傳感器，比較以前傳統(tǒng)以蓋革計數(shù)器作為傳感元件的傳感器，此種磁定位傳感器壽命長、接收數(shù)據(jù)穩(wěn)定、指令源價格廉價；使得X射線管道爬行器在管道檢測施工應用中發(fā)揮了更大的功效。

   傳統(tǒng)的射線檢測的缺陷比較明顯，需要耗費大量的膠片和藥液，工作程序復雜、底片不夠清晰容易出現(xiàn)錯誤缺陷，而且探傷的時間比較長，評定評定焊縫的質(zhì)量比較低。因此，射線無損檢測的未來發(fā)展趨勢是利用數(shù)字成像的掃描系統(tǒng)來實施檢測，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的膠片處理。探傷爬行器進入管道，并對焊縫進行透照，同時把掃描成像器裝在管道環(huán)行器上，掃描成像器可以自動運作，掃描焊縫，可以同步實現(xiàn)射線的接收、光電的轉(zhuǎn)換以及數(shù)字化的過程。檢測者可以通過計算機，觀看到比膠片更加清晰的圖像，可以及時對焊縫焊接質(zhì)量的判定，大大地減少檢測的工序，保證檢測的完成質(zhì)量。

  2. 超聲波檢測法的發(fā)展趨勢

  近幾年以來，社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，科學技術也在飛速的增長，無損檢測技術也越來越被重視，超聲波檢測技術也得到快速提高，正逐漸向數(shù)字化、自動化以及智能化的方向進行轉(zhuǎn)變。相對于射線檢測，超聲波檢測具有明顯的優(yōu)點。既可以對金屬、非金屬或者復合材料等等進行無損檢測，而且自身的穿透力很強，對于比較厚的材質(zhì)也可以進行檢測。比如金屬材料，既可以檢測厚度僅為為1~2mm的薄壁不銹鋼管材以及板材，也可以檢測長達幾米的鋼鍛。同時超聲波對缺陷檢測的定位比較準確，對面積型的缺陷準確率也比較高；靈敏度也很高，可以檢測被檢對象細小的缺陷，再加上本身檢測的成本比較低、速度較快，設備也相對輕便，對人體和環(huán)境沒有傷害。因此，在長輸管道中，使用較多。

  由于傳統(tǒng)的反射式超聲波受主觀因素影響很大，對于裂紋位置和尺寸的估計也不夠精確。尤其是對焊縫內(nèi)部裂紋缺陷的探傷中，脈沖反射法難以精確檢測裂紋的位置和尺寸。而TOFD法（即衍射波時差法）可以有效的避免、降低客觀因素對評判的影響。TOFD法是依靠超聲波與缺陷端部的相互作用發(fā)出的衍射波來檢出缺陷并對其進行定量的。所記錄的衍射信號傳播時差就是缺陷高度的量值，從理論上講，超聲TOFD法克服了常規(guī)超聲波探傷的一些缺點，缺陷的檢出和定量不受聲束角度、探測方向、缺陷表面粗糙度、試件表面狀態(tài)及探頭壓力等因素的影響，未來將大量應用于各種項目的無損檢測工作中。

  盡管超聲波檢測有許多的優(yōu)點，但也有一些局限性。在檢測過程中，對于材質(zhì)的缺陷的精確度還有待加強，對于比較復雜的形狀以及外形不規(guī)則的檢測有一點困難；同時缺陷的具體位置以及形狀、性質(zhì)對檢測有很大的影響，材質(zhì)以及晶粒度也會降低檢測的質(zhì)量。因此，必須研究出更加先進的技術來彌補超聲波檢測的不足。

四、結束語

  隨著長輸不銹鋼管道的大量使用，運輸?shù)臅r間增長，管道出現(xiàn)破裂、損害、泄漏等現(xiàn)象，給人民的生命財產(chǎn)安全帶來威脅，給國家造成經(jīng)濟損失，不利于工業(yè)的發(fā)展以及社會的穩(wěn)定。因此，必須加強對長輸管道的管理以及檢測，新無損檢測技術的應用不僅可以保證石油、天然氣的運輸效率，減少經(jīng)濟損失，還可以確保人民群眾的生命財產(chǎn)安全。人類的需求是科技進步的前提，是發(fā)明創(chuàng)造的推動力。在當今社會中，無損檢測技術在各方面得到顯著的提高以及進步都是由于現(xiàn)代工業(yè)的需要，上述所提到的無損檢測的一些新技術、新進展僅僅是其中的代表，不能完全涵蓋。隨著科學技術的不斷發(fā)展，無損檢測技術也會伴隨著材料以及工業(yè)技術的發(fā)展而不斷地成長與壯大，加上人們對產(chǎn)品質(zhì)量以及安全性的要求不斷加強，也督促著無損檢驗技術的自我發(fā)展。