管道焊縫的無損檢測技術(shù)及分析

雷 靜（西安摩爾石油工程實驗室有限公司,西安710065）

管道焊縫的無損檢測技術(shù)及分析

雷 靜
（西安摩爾石油工程實驗室有限公司,西安710065）

社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了管道焊縫無損檢測技術(shù)的發(fā)展與更新。一般而言，管道焊縫的質(zhì)量直接影響著管道結(jié)構(gòu)的整體性，而管道質(zhì)量的評定又需通過對其缺陷進(jìn)行檢測。就目前而言，為了有效了解焊縫缺陷對管道整體性的影響，我國采用紅外熱成像檢測和TOFD超聲無損檢測技術(shù)相結(jié)合的方法，有效檢測激光焊接金屬管道焊縫的缺陷，從而確保管道焊接工作的正常進(jìn)行。本文就對管道焊縫的無損檢測技術(shù)進(jìn)行深入分析和探討。

管道；焊縫；無損檢測技術(shù)

一般而言，能源安全持續(xù)供給直接影響著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。能源供應(yīng)的有效渠道就是長距離管道輸送，管道輸送能夠有效降低成本。一般管道輸送的能源多屬于易爆易燃的物質(zhì)，如果管道破損，則很容易引起能源的泄露，從而發(fā)生爆炸事件[1]。為了使管線事故有效減少，提高管道能源輸送的社會效應(yīng)以及經(jīng)濟(jì)效益，必須要對金屬管道的缺陷加強(qiáng)監(jiān)測，不斷提高管道焊縫的無損檢測技術(shù)水平，對缺陷加以及時修復(fù)，確保管道的完整性。

1 管道焊接中存在的缺陷分析

管道結(jié)構(gòu)應(yīng)力較為集中的地方就是管道焊縫，其較易引發(fā)管道缺陷。因此必須要對焊接缺陷進(jìn)行正確合理分析，并以管道焊接的參數(shù)為依據(jù)，采取相應(yīng)地措施，從而對管道的焊接質(zhì)量進(jìn)行有效保證。就目前來看，金屬管道焊接中存在的缺陷主要包括未焊透、焊瘤、咬邊、夾渣、裂紋以及氣孔等。

未焊透、焊瘤、咬邊等缺陷的發(fā)生，主要是由于操作人員沒有采取正確的操作方式所致。一般如果焊接速度過快，往往會出現(xiàn)焊縫夾渣，從而對金屬管道的疲勞性能、韌性以及塑性產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。焊接裂紋主要包括兩類，分別是冷裂紋和熱裂縫，在焊接完成一定時間后，出現(xiàn)脆性破壞的裂紋則是冷裂紋，其具有較大的危害性；焊接之后，在高溫區(qū)產(chǎn)生的裂紋則是熱裂紋。此外，氣孔的產(chǎn)生主要是由于激光焊接具有較大的熔深，導(dǎo)致氣體無法迅速排出[2]。通過目視檢測可以發(fā)現(xiàn)金屬管道焊接的外氣孔，而對內(nèi)氣孔加以確定時，則必須要利用無損檢測技術(shù)?？傮w而言，金屬管道焊接事故的發(fā)生，主要是由于焊接裂紋的不斷擴(kuò)展所致，因此必須要對管道焊縫的缺陷進(jìn)行及時準(zhǔn)確了解和把握，從而有效保證工程質(zhì)量。

2 管道焊縫的無損檢測技術(shù)分析

如果金屬管道出現(xiàn)焊接缺陷，則會導(dǎo)致管道結(jié)構(gòu)的承載能力下降。要想有效保證管道焊接工程的質(zhì)量，在焊接完成之后，必須要檢測焊縫的質(zhì)量，對管道外部和內(nèi)部的缺陷進(jìn)行檢測，并能夠有效分析其性能。一般在對管道內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測時，往往采用無損檢測技術(shù)，并對其焊縫質(zhì)量加以有效評定。

（1）紅外無損檢測技術(shù)分析。紅外無損檢測技術(shù)能夠?qū)饘俟艿廊毕葸M(jìn)行直觀顯示，其主要是利用管道的紅外光譜、其他特征譜、圖像等，不需接觸檢測材料，便能對物體的內(nèi)部瑕疵以及表面溫度加以檢測。同時其較使用與動態(tài)和靜態(tài)目標(biāo)溫度變化的跟蹤檢測以及常規(guī)檢測，能夠直觀易懂、快捷方便。紅外檢測技術(shù)與其他無損檢測技術(shù)相比，其在對內(nèi)部的缺陷進(jìn)行探測時，可以通過對管道的熱流加以測量。同時對于超聲波以及X射線等無法探測的局部缺陷，其能夠?qū)砻娴娜毕菁右蕴綔y。

（2）焊縫TOFD超聲無損檢測技術(shù)分析。TOFD超聲無損檢測主要是對超聲波在傳播時產(chǎn)生的衍射能量信號加以測定，并以衍射波信號的空間差異為依據(jù)，對缺陷的深度以及大小進(jìn)行有效評定。其與傳統(tǒng)的超聲檢測技術(shù)相比，其內(nèi)部裝設(shè)有放大器，能夠利用衍射原理來判別缺陷，對信噪比加以提高，從而確保結(jié)果更為準(zhǔn)確。目前，TOFD超聲無損檢測具有較高的缺陷定位精度，較快的速度以及較強(qiáng)的檢出能力，能夠?qū)γ娣e型和體積型缺陷進(jìn)行及時精確的檢測。

（3）管道焊接的總額和無損檢測分析。紅外無損檢測技術(shù)能夠?qū)ξ矬w表面的二維溫度場進(jìn)行檢測，對熱漏區(qū)能及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)，具有非接觸、直觀以及速度快的優(yōu)勢。TOFD超聲無損檢測技術(shù)將超聲波穿透能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)加以充分發(fā)揮，能夠檢測厚度較大的管道缺陷，對危害較大的面狀缺陷能夠及時發(fā)現(xiàn)[3]。因此，在檢測金屬管道的缺陷時，可以將紅外檢測技術(shù)與TOFD檢測技術(shù)相結(jié)合，將TOFD檢測技術(shù)檢測深度大的優(yōu)勢有效發(fā)揮，并利用紅外檢測技術(shù)有效彌補(bǔ)TOFD檢測技術(shù)存在的不足，從而對不同厚度的管道的缺陷進(jìn)行檢測。

3 管道焊縫缺陷的評定分析

管道施工的重要環(huán)節(jié)包括管道的焊接工作，由于施工環(huán)境的影響，金屬管道的焊縫部位較易出現(xiàn)缺陷，導(dǎo)致管道無法去安全運(yùn)輸。因此對焊縫的質(zhì)量進(jìn)行間卻快速檢測，能夠有效保證管道的安全穩(wěn)定運(yùn)行。一般在承受外載和環(huán)境的作用力之下，金屬管道的整體性對其安全有效運(yùn)輸有著直接的影響。將紅外檢測技術(shù)與TOFD技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)缚p的缺陷進(jìn)行最大程度地檢測。此外，在確定金屬管道缺陷的尺寸和形狀時，可以利用圖像法來處理數(shù)據(jù)，從而對管道焊縫處的損傷和缺陷加以統(tǒng)計。

要想將管道的結(jié)構(gòu)性能充分有效發(fā)揮出來，必須要有效保證管道的整體性。在對管道焊縫的缺陷情況加以理解和把握后，還要結(jié)合其危害等級，綜合評定其對管道整體性的影響，并有效分析裂紋對管道結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響[4]。此外，簡化缺陷，并以結(jié)構(gòu)的受載荷情況為依據(jù)，對裂紋的初始位移以及應(yīng)力強(qiáng)度因子加以計算。同時在對臨界裂紋尺寸進(jìn)行計算時，可以利用V形缺口沖擊試驗或斷裂韌性試驗，將其與當(dāng)量裂紋尺寸相比較，從而對焊縫缺陷的修復(fù)情況加以有效確定。一般評價金屬管道缺陷的風(fēng)險，能夠有效指導(dǎo)管理施工，提高其施工質(zhì)量。

4 結(jié)束語

激光焊接技術(shù)在金屬管道中的應(yīng)用較為廣泛，其具有較好的焊接性能以及較高的焊接效率，要想有效提高焊接的質(zhì)量，必須要對激光的相關(guān)參數(shù)加以嚴(yán)格把控。針對管道焊縫存在的缺陷，可以將紅外熱成像檢測和TOFD超聲無損檢測技術(shù)相結(jié)合，將各自的檢測優(yōu)勢充分有效發(fā)揮出來，從而準(zhǔn)確判斷焊縫缺陷，并采取相應(yīng)地對策，有效提高管道焊接質(zhì)量。

[1]繆斌.管道焊縫的無損檢測技術(shù)及分析[J].河南科技,2014（22）:30-31.

[2]李博,胡偉葉,沈以赴.攪拌摩擦焊縫微細(xì)尺寸缺陷的無損檢測技術(shù)[J].電焊機(jī),2011（11）:20-25.

[3]陳立鞍.淺談壓力管道的無損檢測技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014（22）:291.

[4]劉保平,周生來.長輸管道焊縫無損檢測監(jiān)督要點(diǎn)[J].石油工程建設(shè),2013（02）:55-58+11.

雷靜（1986-），男，陜西西安人，大專，研究方向：管道焊縫的無損檢測。