大口徑直縫鋼管焊縫超聲波和射線探傷的方法

在大口徑直縫鋼管制造和使用過程中，為了保證鋼管質量，無損探傷是重要的質量檢測手段，也是質量管理體系的一個重要過程。鋼管常用的無損探傷手段有：鋼管原材料鋼板和焊縫的在線超聲波檢測、焊縫射線檢測、管端射線拍片以及管端磁粉檢測。我們通過對大口徑直縫雙面埋弧焊鋼管檢測標準API SPEC 5L（第 46 版）《管線鋼管規范》，結合鋼管生產經驗以及鋼管常用的無損檢測原理與技術，并對其優缺點進行分析比較。

鋼板超聲波檢測控制

鋼板超聲波檢測可有效地檢測出鋼板內在分層、夾雜物等缺陷，從而確保鋼管原材料質量，也是鋼管在成材之前的首道檢測工序之一。根據 API SPEC 5L（第 46 版）標準，要求對天然氣輸送管道用焊接鋼管進行鋼板或管體超聲波檢測。

鋼板超聲波檢測設備要求

采用的超聲波頻率要高于 20kHz。不同頻率和波形的超聲波，從材料返回的波形是不同的。超聲波檢測時檢測探頭必須與被測工件接觸，并且在探頭和被測工件之間要有一種能使超聲波進入工件里面的傳輸介質，在鋼板的超聲波探中，一般用水作為這種傳輸介質，即所謂“耦合水”。探頭探傷參數的設置：在探傷時，將儀器和探頭調試到最佳位置，在試塊上的人工缺陷回波最強且雜波波高不超過20%的波幅。

鋼板超聲波檢測敏度要求

對于鋼板分層檢測，CDP-S-NGP-PL-013 標準要求采用對比試塊人工缺陷尺寸為：平底孔直徑 ?6+0.35mm，平底孔深度包括t/2、t/4和3t/4；條形刻槽寬度：6 +0.35mm，深度包括 t/2、t/4和3t/4。通過靜態校準檢測儀器，以人工缺陷產生的信號回波 100% 幅度作為設定設備的報警閘門。

鋼板超聲波檢測的應用

鋼板超聲波檢測主要是針對鋼板內部的分層、夾雜物等缺陷的檢測。

焊縫超聲波探傷設備要求

鋼管焊縫超聲檢測設備探頭固定導向系統從左到右由縱傷、橫傷、分層、串列來排列。超聲波檢測系統目的是檢測直縫埋弧鋼管焊縫和焊縫兩側 25mm 的母材。E11554L/2Q/4D/8TL 型系統與配備 7 組探頭架，其中，兩套縱向檢測系統（4 個探頭）獨立檢測焊縫區以及焊縫熱影響區域的內部和外部的縱向缺陷；一套橫向檢測系統（2 個探頭）檢測焊縫和熱影響區域內部和外部的橫向缺陷；兩套測厚檢測系統（4 個探頭）通過噴水耦合檢測焊縫兩側 30mm 范圍內的母材分層缺陷；兩套串聯檢測系統（8 個探頭）主要檢測焊縫中部未焊透缺陷，每組探頭距離可根據鋼管的壁厚以及管徑進行反射角調整。

焊縫超聲波探傷標準要求

超聲波自動檢測是對直縫埋弧焊鋼管的焊縫、熱影響區以及焊縫兩側 30mm 的焊接和母材缺陷檢測，鋼管管端檢測盲區可以通過探傷系統設置，一般將鋼管管端檢測盲區小于 150mm，鋼管超聲波自動檢測對比樣管應具有 6 個縱向N5 刻槽和 2 個橫向 N5 刻槽。如圖 2 鋼管超聲波對比樣管示意圖。

焊縫超聲波探傷檢測缺陷種類

鋼管焊縫超聲波檢測主要是針對鋼管在焊接過程中產生的面積性缺陷，例如，夾渣、氣孔、裂紋、未焊透等缺陷的檢測。

鋼管焊縫X射線檢測

目前，鋼管焊縫射線檢測技術大致可以分為：X 射線膠片成像和數字成像等。

X射線檢測設備要求

鋼管焊縫射線檢測是 X 射線直接透過焊縫材料，在射線檢驗膠片上或者數字成像介質上產生適合的影像。射線底片的黑度不低于2.0（焊縫黑度不低于 1.5）；X 射線使用ISO規定的象質計，象質計選用與透照厚度相對應，X 射線拍片靈敏度優于2%，工業電視動態靈敏度優于4%。

X射線檢測技術要求：

（1）評片室應整潔、安靜、溫度適宜，光線應暗且柔和。

（2）檢測環境要保持一定的溫度和濕度。

（3）為了保證底片質量，要嚴格按照要求保證顯影和定影工作質量以及膠片的質量和有效期。