海洋平台TMCP钢焊缝检测的超声波仪器校准

王 猛，闫留青

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452)

海洋平台TMCP钢焊缝检测的超声波仪器校准

王 猛，闫留青

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452)

由于特殊的热轧工艺，TMCP钢的轧制方向与非轧制方向在声速和衰减方面有较大的差异。与普通钢材相比，TMCP钢焊缝的超声波检测需要更复杂的工序。超声波仪器的校准准确与否,对缺陷定位和缺陷定量有着重要作用。从TMCP对比试块的制备入手, 采用结合使用对比试块和标准试块IIW的方式对超声波仪器进行声速等参数的校准，并制作相应的DAC曲线，最后通过人工缺陷试验件对仪器校准准确性进行了对比验证。验证结果表明，该校准方法能对缺陷进行准确可靠地定位定量。

海洋平台；TMCP钢；超声波仪器校准；DAC曲线；TMCP对比试块

TMCP钢具有高强度、高韧性和良好的焊接性能等特点，在海洋石油平台结构中有着广泛的应用。在应用标准API RP 2XRecommendedPracticeforUltrasonicandMagneticExaminationofOffshoreStructuralFabricationandGuidelinesforQualificationofTechnicians进行检测时，TMCP钢中的横波声速与通常校准仪器时所用的标准试块(如IIW,IOW等)的声速差别很大。这种差别体现在TMCP钢的不同方向上(沿轧制方向L和沿垂直轧制方向T等)的声速不一样，即TMCP钢具有各向异性。鉴于TMCP钢具有各向异性，横波的衰减也会因方向的不同而出现很大的差异[1]。

针对TMCP钢声速和声波衰减各向异性的特点,只有超声波仪器的声速等相关参数和被检工件中的参数相一致，缺陷的定位定量才可能是准确可靠的。在应用API RP 2X标准对TMCP钢焊缝进行检测时，要求制作相应的对比试块。笔者从TMCP对比试块的制备入手,通过对比试块和标准试块IIW结合使用的方式对超声波仪器进行声速等参数的校准，并制作相应的DAC曲线，最后通过人工缺陷试验件对仪器校准的准确性进行了对比验证。

1 TMCP对比试块的制备

根据工程现场TMCP钢的焊接情况，制作与轧制方向相对应的对比试块。例如，渤海某油田的单点系泊基座内塔筒由TMCP钢焊接而成,其塔筒的所有纵缝和环缝的排版是一定的：纵向焊缝扫查方向为垂直于钢材轧制方向，环向焊缝扫查面为平行于钢材轧制方向。所以，只需做轧制方向L和垂直轧制方向T 两个方向的TMCP对比试块即可。针对海洋平台工程中超声波验收标准使用API RP 2XA级标准，试块制作依据API RP 2X第7.10.1节的推荐要求进行设计，TMCP对比试块尺寸图样如图1所示。

图1 TMCP对比试块尺寸

2 仪器校准和DAC曲线制作

2.1 用IIW标准试块校准探头延时t0和入射点

IIW试块校准探头延时t0和入射点的示意如图2所示，根据API RP 2X第7.5.3.4节的作法，在IIW标准试块上用R100的圆弧进行校准，校准超声波在探头楔块里的传播时间，即探头延时t0，同时读取探头前沿值L1。

图2 IIW试块校准探头延时t0和入射点

2.2 用TMCP对比试块校准探头声波进入工件的入射角

图3 TCMP试块校准探头入射角示意

TMCP试块校准探头入射角的示意如图3所示，探头在TMCP试块上找到小孔的最高回波，量取探头前端到试块边沿的距离L测，孔到试块边沿的距离L孔-前端和D孔。则由下式可得出探头进入工件的入射角为：

(1)

2.3 校准声速

先将超声波探伤仪上的探头角度调整为βTMCP，保持探头不动，进而调节超声波探伤仪的声速，使超声波探伤仪深度指示为D孔。探头在该方向的TMCP钢中的声速校准完毕，可进行下一步DAC曲线制作。

2.4 制作DAC曲线

DAC曲线制作如图4所示，使用TMCP对比试块，根据API RP 2X标准第7.9.3节进行DAC曲线的制作。

图4 DAC曲线制作示意

重复第2.1～2.4节的步骤，分别在T和L两个对比试块上校准45°，60°和70°探头，并制作相应的DAC曲线。

3 仪器校准准确性验证

为验证仪器校准的准确性，在工程现场取TMCP钢，分别制作轧制方向L和垂直轧制方向T的两个焊接试验件，并分别在不同深度预埋人工缺陷。试件上人工缺陷的预埋位置如图5所示。

图5 试验件上人工缺陷预埋位置示意

根据钢材相应的轧制方向，选用相应的DAC曲线对两个试验件分别进行检测。检测结果如表1所示。从表1可看出，深度最大偏差为0.2 mm。检测结果与实际深度相同，说明该方法能够对缺陷进行准确定位。

表1 试验件缺陷的实际深度和检测深度的偏差 mm

4 结语

由于TMCP钢各向异性的声学特征，针对钢材不同的轧制方向，制作相对应的TMCP对比试块，用TMCP对比试块结合标准试块进行仪器的校准和DAC曲线的制作。由于TMCP对比试块和现场待检工件是一致的，所以，校准后的超声波仪器相关参数和现场待检工件的相关参数是一致的。表明该超声波仪器校准方法，能准确可靠地对缺陷进行定位定量，对确保TMCP钢焊缝的质量有着重要意义。

[1] 尹润朋,王贺.TMCP钢中声速与折射角的修正[J].无损检测,2012,34(8):48-50.

Calibration of UT Instrument for TMCP Steel Weld of Offshore Platform

WANG Meng, YAN Liuqing

(Offshore Oil Engineering Co., Ltd.,Tianjin 300452, China)

Due to the special hot rolling process, the respective sound wave velocity and attenuation in the rolling and non rolling directions of TMCP steel is quite different. Compared with ordinary steel, ultrasonic testing of TMCP steel weld needs more complex processes. The calibration accuracy of the ultrasonic instrument plays an important role for locating defects and quantitatively evaluating defects. Starting from the calibration block of TMCP test and carrying on the calibration of velocity and other parameters by the combined use of contrast test block and standard test block of type IIW, corresponding DAC curves were made. Finally, the accuracy of the instrument calibration was verified through the test of artificial defects. The verification results show that the calibration method can perform accurate and reliable localization and quantification of defects.

offshore platform; TMCP steel; calibration of UT instrument; DAC curve; TMCP reference block

2016-11-24

王 猛(1977-)，男，工程师，本科，主要从事海洋石油工程无损检测工作

王 猛, mengwang@mail.cooec.com.cn

10.11973/wsjc201708010

TG115.28

A

1000-6656(2017)08-0041-02