水下焊接焊縫檢驗(yàn)方法研究

本文格式為Word版，下載可任意編輯——水下焊接焊縫檢驗(yàn)方法研究海洋石油設(shè)施水下構(gòu)件焊接后檢驗(yàn)，是對(duì)焊接質(zhì)量的一種評(píng)定。結(jié)合國(guó)內(nèi)外水下焊接檢驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀，通過(guò)研究水下超聲波探傷技術(shù)、交流磁場(chǎng)測(cè)量（ACFM）探傷技術(shù)等工作原理、特點(diǎn)和適用范圍，以便于針對(duì)于不同位置的缺陷采用適合的探傷技術(shù)舉行缺陷探傷檢測(cè)。

水下布局物超聲波檢測(cè)ACFM檢測(cè)

1概述

隨著海上石油工業(yè)的進(jìn)展，大量海洋石油設(shè)施（包括各類(lèi)平臺(tái)、海底管道、海底電纜和特種船舶等）進(jìn)入了設(shè)計(jì)壽命的中后期。在海洋的惡劣工況下，這些海上工程布局輕易造成疲乏破壞、脆性斷裂、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂等現(xiàn)象。為了保證海洋石油設(shè)施的布局安好，在對(duì)海洋工程布局舉行安裝與修理時(shí)，需舉行大量水下焊接（濕法、局部干法、干法），而對(duì)于外形繁雜、尺寸較大的海洋工程布局物用干法焊接很難實(shí)現(xiàn)，本文主要研究適用于60米水深以淺的海洋工程水下濕法焊接后檢驗(yàn)技術(shù)。

2水下焊接方式

在焊縫探傷中，既要求探傷人員具備純熟的探傷技術(shù)，還要求了解有關(guān)的焊接根本學(xué)識(shí)，如焊接接頭型式，焊接坡口型式、焊接方法和焊接缺陷等。只有這樣，探傷人員才能針對(duì)各種不同的焊縫，采用適當(dāng)?shù)奶綔y(cè)方法，從而獲得對(duì)比正確的探測(cè)結(jié)果。

（1）焊接過(guò)程；焊接過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)冶煉和鑄造過(guò)程，首先利用電能或其他形式的能產(chǎn)生高溫使金屬熔化，形成熔池，熔融金屬在熔池中經(jīng)過(guò)冶金回響后冷卻，將兩母材堅(jiān)韌地結(jié)合在一起。水下焊接常用手工電弧焊，此方法本金低，但是對(duì)操作人員及環(huán)境要求很高。（2）接頭形式；焊接接頭形式主要有對(duì)接、角接、搭接和T型接頭等幾種。（3）坡口形式；為保證兩母材施焊后能完全熔合，焊前應(yīng)把接合處的母材加工成確定的外形，這種加工后的外形稱(chēng)為坡面。（4）水下焊接常見(jiàn)缺陷；濕法焊接焊縫熔池冷卻凝固快，海水中雜質(zhì)及焊縫內(nèi)的溶渣，焊接工藝等因素影響，輕易產(chǎn)生氣孔、夾渣、焊瘤、焊縫成形差、焊縫及熱影響區(qū)氫致裂紋等缺陷。這些缺陷在設(shè)施服役中危害很大，降低焊縫截面強(qiáng)度，腐蝕后造成穿孔、泄漏，嚴(yán)重時(shí)可產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致設(shè)施斷裂失效。

3水下焊接檢驗(yàn)技術(shù)

3.1超聲波檢測(cè)法

超聲波探傷技術(shù)是利用構(gòu)件中的回聲—彈性波的反射現(xiàn)象，來(lái)判定構(gòu)件中缺陷的有無(wú)和位置埋藏深度，根據(jù)接收到的回聲能量來(lái)估計(jì)缺陷的大小與規(guī)定的平底孔、橫孔等標(biāo)準(zhǔn)缺陷相對(duì)比，再使用一些探測(cè)工藝上的技巧并根據(jù)生產(chǎn)工藝中易產(chǎn)生缺陷的規(guī)律和閱歷來(lái)推判缺陷的性質(zhì)。

3.2不同焊接形式的超聲波檢測(cè)

（1）對(duì)接焊縫探傷；對(duì)于板厚較小的焊縫，可采用較高的頻率；對(duì)于板厚較大，衰減明顯的焊縫，應(yīng)選用較低的頻率。海洋石油設(shè)施水下對(duì)接焊縫多為單面，實(shí)際探傷時(shí)，可按表1選擇斜探頭K值。在條件允許的處境下.應(yīng)盡量采用大K值探頭，以便制止近場(chǎng)區(qū)探傷，提高定位定量精度。

探頭在對(duì)接焊縫上掃查掃查時(shí)，波束軸線(xiàn)要垂直焊縫，相鄰兩次掃查要有10%的重疊，掃查速度不大于150mm/s。探傷中察覺(jué)缺陷波以后，應(yīng)根據(jù)示波屏上缺陷波的位置來(lái)確定缺陷在實(shí)際焊縫中的位置。

（2）管節(jié)點(diǎn)焊縫探傷；管節(jié)點(diǎn)焊縫的布局型式主要有T型、Y型和K型三種。Y型管節(jié)點(diǎn)焊縫布局不規(guī)矩，主支管曲率半徑小，坡口開(kāi)在支管上，用手工焊接而成，如圖1（b）焊縫內(nèi)的缺陷有確定的規(guī)律性，多數(shù)缺陷布局展現(xiàn)在支管側(cè)焊縫熔合區(qū)，且大多展現(xiàn)在焊縫根部及中部。因此一般以橫波斜探頭從支管上舉行探傷為主，必要時(shí)可從主管上作輔佐探傷。

實(shí)踐證明，在Y型管節(jié)點(diǎn)焊縫探傷中，采用折射角β=45°、60°、70°的斜探頭較好，其中β=70°的斜探頭缺陷檢出率最高。超聲波有確定盲區(qū)，也不確定能察覺(jué)內(nèi)部缺陷，缺陷的取向不規(guī)矩，外觀缺陷更加難察覺(jué)。對(duì)此，我們采用ACFM用以檢測(cè)外觀缺陷。

3.3ACFM檢測(cè)技術(shù)

ACFM是一種能夠精確測(cè)量金屬外觀缺陷的電磁場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，是利用導(dǎo)電材料中的缺陷會(huì)變更電磁場(chǎng)的分布產(chǎn)生壓電磁性效應(yīng)，通過(guò)測(cè)量電磁場(chǎng)分布的變化，并和標(biāo)準(zhǔn)的夢(mèng)想缺陷所形成的電磁場(chǎng)舉行對(duì)比，從而確定缺陷。若金屬中有缺陷展現(xiàn)時(shí)，金屬外觀電場(chǎng)因集膚效應(yīng)在試件上誘發(fā)出畸變的磁場(chǎng)，儀器探頭迅即將檢測(cè)出之訊號(hào)輸?shù)接?jì)算機(jī)作分析，得到磁場(chǎng)Bx和Bz分量變化，經(jīng)軟件運(yùn)算后，可切實(shí)地將裂縫之正確位置、長(zhǎng)度及深度顯示出來(lái)。

ACFM技術(shù)適用于布局物外觀缺陷的探測(cè)，檢測(cè)速度快、精度高。裂紋大小深度測(cè)量，電子數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，圖形顯示缺陷探測(cè)過(guò)程。多種布局物處境可舉行不同探頭的操作，可以透過(guò)布局物外觀金屬或非金屬涂層直接測(cè)量，布局物外觀根本平滑即可，無(wú)需舉行打磨涂層至金屬外觀。

4焊接構(gòu)件質(zhì)量評(píng)定

GBll345--89標(biāo)準(zhǔn)將焊縫質(zhì)量分為I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等四級(jí)，其中I級(jí)質(zhì)量最高，Ⅳ級(jí)質(zhì)量最低。概括分級(jí)規(guī)定如下：

Ⅳ級(jí)焊縫：（1）存在以下缺