无损检测技术和标准在海洋工程领域中的实践探究

2019-11-28杨光

商品与质量 2019年19期

杨光

海洋石油工程股份有限公司技术服务分公司天津 300452

1 海洋工程的范围

海洋工程是牵涉或是和海洋环境有关的工程，如海洋钻井平台、系泊系统、海底管道及其它开发海洋资源的设备与工程建筑（如陆地终端处理系统、海上风力发电）。其中海洋平台亦可分成移动式平台与固定式平台两类，因而系泊系统重要是指FPSO的海上系泊单点结构，海底管道是透过密封的管道于海底时隔地运送大量油（气）的管道，通常分成双层管与单层管两种[1]。这些海洋工程结构基本都是由钢材料焊接而成，加之需要长期在恶劣的海况环境下服役，受到长期的腐蚀和疲劳应力，使得海洋工程在结构材料选择、制造质量方面的要求非常高，一般钢材的屈服强度不小于355N/mm2。因此对原材料和重要钢结构焊缝的质量也提出了更高的要求，其无损检测检测范围接近于100%，验收标准也要求在一个比较高的水平。

2 无损检测技术在海洋工程领域的应用现状

海洋工程以及装备的无损检测内容重要是结构的完整性检验与焊缝的无损检验等，常见的无损检测方法重要是四小常规无损检测技术：超音波侦测（UT）、磁粉侦测（MT）、渗入侦测（PT）、射线侦测（RT），近年来半自动超音波侦测（AUT）、相控阵超音波侦测（PAUT）、超音波绕射时差法（TOFD）、涡流侦测（ET）等全新技术亦获得了迅猛的发展与应用。超音波侦测具备检测灵敏度低、穿透能力弱、设备轻巧、手动便于等优点，能非常糟糕地侦测出构件的外部缺陷，不过没记录，结论受检验员技术影响比较小；磁粉侦测与渗入侦测依次适合侦测铁磁性材料表面以及将近表面缺陷与非多孔材料的表面缺陷，均具备表明缺陷简单、灵敏度低、手动便于等优点，不过受材料性质与表面状态冲击比较小，而且难以侦测外部缺陷；射线侦测局限在侦测各种材料的外部缺陷，尤其适合侦测体积型缺陷，并有胶片留存检测结果，不过检测成本低、效率高，对于人体有辐射危险性，防御成本低，易于在交叉检修[2]。

3 无损检测标准在海洋工程领域中应用措施

3.1 不断提高国内无损检测标准的整体水平

目前海洋工程及装备项目主要使用欧美的国际标准，例如API、ASTM、AWS、ISO等，对于国内无损检测标准的使用率不高，这说明国内无损检测标准的系统性和权威性还没有达到国际水平，对于国内的海洋工程制造，我们要根据实际制定符合国内实际情况，同时，遵守国际先进标准，做好标准和应用推广工作。

3.2 保证无损检测标准的制定和更新速度

在制定无损检测标准的过程中，需要对该国海洋工程的各个方面进行全面有效的研究，积极研究和收集各国的技术监管和监管申请以及技术标准。同时，还应全面实施，并积极研究并积极结合国际贸易协会的规章和标准。提高国内无损检测标准准确性和可行性的适当方法。

4 现阶段海洋工程无损检测技术和标准的发展趋势

（1）管状TKY节点焊缝传统检测技术的完善提高及新方法研究。管状TKY节点焊缝在海洋工程结构中是非常重要的节点，广泛存在与平台导管架和上部组块框架上，对管状TKY节点的检测要求很高，一般都是100%的超声波和磁粉检验。但传统超声波检测的可靠性因受各种结构和环境因素的影响并不十分理想，且对人员的技术要求较高，造成现场检测结果的可靠性偏低。同时因为结构的复杂性很难使用先进的检测手段来替代，目前已经有公司对TKY节点进行相控阵的检验可行性研究以及智能化检测的研究，从而解决缺陷定位困难的问题。

（2）推广超声波衍射时差法（TOFD）在海洋工程上的应用。海洋石油平台的钢桩、导管焊缝是海洋工程的重要构件，此类焊缝约占整体工程检测比例的1/3。钢桩、导管属大管径、大壁厚结构，直径主要在2000-3000mm，壁厚主要在32-80mm范围内，目前此类焊缝检测主要采用手工超声波检测，需要手动使用0°、45°、60°、70°4个探头双面双侧进行扫查，检测一道焊口耗时较长，检测效率低下。TOFD技术是基于手工超声检测的新型检测技术，目前主要应用在压力容器的无损检测。TOFD配有自动或半自动扫查装置，一次扫查几乎能够覆盖整个焊缝区域（除上下表面盲区），可以实现非常高的检测速度，缺陷检出率也高，并且可以永久保存数据，非常适合检测钢桩、导管这种大管径、大壁厚的环纵缝。对TOFD技术的推广是海洋工程无损检测发展的趋势[3]。但是目前TOFD在钢结构方面的标准支持比较薄弱，这也是应用推广的一项难点，需要我们在标准制定时予以明确和加强。

（3）推广相控阵超声检测技术（PAUT）在海洋工程上的应用。在工艺管线的检测上，PAUT技术对比射线技术能够提高3倍的检测效率，并且可以实现无辐射作业，提高作业安全性。在标准方面主要使用ASME标准，国内的PAUT相关标准不够完善，及时，也是推广PAUT的一个制约因素。