CN104007178A - 钻井平台桩腿齿条曲面角焊缝的相控阵超声检测方法 - Google Patents

钻井平台桩腿齿条曲面角焊缝的相控阵超声检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104007178A
CN104007178A CN201410270037.6A CN201410270037A CN104007178A CN 104007178 A CN104007178 A CN 104007178A CN 201410270037 A CN201410270037 A CN 201410270037A CN 104007178 A CN104007178 A CN 104007178A
Authority
CN
China
Prior art keywords
array ultrasonic
fillet weld
phased array
phased
string pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410270037.6A
Other languages
English (en)
Inventor
郭超
袁智勇
陆建华
张华军
陈贻平
陈利新
张贯理
郭云飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Zhenhua Detection Technique Advisory Co Ltd
Shanghai Zhenghua Heavy Industries Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Zhenhua Detection Technique Advisory Co Ltd
Shanghai Zhenghua Heavy Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Zhenhua Detection Technique Advisory Co Ltd, Shanghai Zhenghua Heavy Industries Co Ltd filed Critical Shanghai Zhenhua Detection Technique Advisory Co Ltd
Priority to CN201410270037.6A priority Critical patent/CN104007178A/zh
Publication of CN104007178A publication Critical patent/CN104007178A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明提供了一种钻井平台桩腿齿条曲面角焊缝的相控阵超声检测方法，待检测的角焊缝为弧形弦管与齿条板之间的角焊缝，包括：将相控阵超声波入射至所述弧形弦管的外弧面以检测所述角焊缝中的缺陷，其中，该相控阵超声波的横波入射角为35°至75°，该相控阵超声波的入射点与所述角焊缝位于齿条板一侧坡口面的距离为70mm至140mm。本发明能够显著提高缺陷检出率和检测效率。

Description

钻井平台桩腿齿条曲面角焊缝的相控阵超声检测方法
技术领域
本发明涉及一种钻井平台桩腿齿条曲面角焊缝的相控阵超声检测方法。
背景技术
海洋石油钻井平台长期处于恶劣的海洋环境中，建造质量是保证其安全作业的重要条件，而保证焊接质量是其关键所在，因此钻井平台建造过程的焊接质量的检测是建造质量的重要保证。
自升式钻井平台桩腿齿条的曲面角焊缝是钻井平台的关键部件，其焊接质量的好坏，直接影响其使用情况和安全。因桩腿齿条曲面角焊缝存在曲率问题，目前只能使用常规超声波进行检测，使得现场检测存在很大的难度，主要体现在：通过手工常规超声波检测效率较低，需要投入的人力过多，定量和定位难，同时检测重复性差、可靠性较低。如何实现高效、保质的无损检测成为必须攻克的难题。
因此，需要一种新的检测方法来克服自升式钻井平台桩腿齿条曲面角焊缝常规超声波检测的缺点，提高缺陷检出率和检测效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种钻井平台桩腿齿条曲面角焊缝的相控阵超声检测方法，能够提高缺陷检出率和检测效率。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种钻井平台桩腿齿条曲面角焊缝的相控阵超声检测方法，待检测的角焊缝为弧形弦管与齿条板之间的角焊缝，包括：将相控阵超声波入射至所述弧形弦管的外弧面以检测所述角焊缝中的缺陷，其中，该相控阵超声波的横波入射角为35°至75°，该相控阵超声波的入射点与所述角焊缝位于齿条板一侧坡口面的距离为70mm至140mm。
根据本发明的一个实施例，所述弧形弦管为管径式弦管，所述弧形弦管的管径为Ф381mm～Ф444mm，所述弧形弦管的管壁厚度为32mm～45mm。
根据本发明的一个实施例，所述角焊缝的坡口的角度为30°至60°。
根据本发明的一个实施例，所述相控阵超声波的入射点沿所述弧形弦管的长度方向直线扫查。
根据本发明的一个实施例，所述方法在该角焊缝焊接完成72小时后进行。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明实施例的检测方法采用相控超声波进行检测，克服了常规超声波检测效率低下、定量和定位难、检测重复性差、可靠性较低等问题，结合直线扫查方式，检测效率比传统检测方式高6倍以上，劳动力可以减少30％。
进一步而言，本发明实施例给出了检测的优选参数范围，相控阵超声波的横波入射角为35°至75°，入射点距离角焊缝靠近齿条板一侧坡口面的距离为70mm至140mm，采用该优选参数，检出率可以提高20％以上。
另外，本发明实施例的相控阵超声检测方法能够以电子图像存储检测结果，更有利于缺陷的识别和分析，便于长期保存和监督。而且本发明实施例的方法可以实现半自动或者自动检测，效率更高，而且可以克服人为因素对于检测结果的影响。
附图说明
图1是本发明实施例的相控阵超声检测方法中待检测的工件结构示意图；
图2是本发明实施例的相控阵超声检测方法中横波在工件中的传播方向示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
相控阵超声波检测是通过控制换能器中各阵元的激励脉冲时间延迟，改变各阵元发射(或接收)声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系，达到聚焦和声束偏转的效果，利用延迟电路的电子技术来控制相控阵探头合成，实现超声波发射、接收的功能。相控阵探头有多个小晶片，每一个晶片被独立地激发，根据各晶片相对于被检测目标的不同声程，施加不同的延迟时间，以实现声束的角度和聚焦点的变化，从而实现缺陷检测的技术。
参考图1，图1示出了本实施例的待检测的工件的截面，包括齿条板10和弧形弦管11，弧形弦管11的外弧面与齿条板10之间即为本实施例要检测的角焊缝13。本实施例中，该弧形弦管11为管径式弦管，弧形弦管11的管径为Ф381mm～Ф444mm，弧形弦管11的管壁厚度为32mm～45mm；角焊缝13的坡口角度α为30°至60°。
参考图2，图2示出了本实施例的检测方法中相控阵超声波横波在工件中的传播方向。探头发出的相控阵超声波入射至弧形弦管11的外弧面，沿弧形弦管11传输至弧形弦管11与齿条板10之间的角焊缝，以检测角焊缝中的缺陷。
作为一个非限制性的例子，探头发出的相控阵超声波可以经由楔块21入射至弧形弦管11的外弧面，该楔块的曲率匹配弧形弦管11的外径，以优化声波耦合。另外，本实施例中采用的检测设备可以是OLYMPUS OMINISCAN MX2设备；探头采用标准相控阵探头，频率匹配大生成检测应用；扫查器可以使用电机控制、带磁性轮、激光导向的自动扫查器。需要说明的是，检测设备的选择并不限于此，还可以是其他适当的设备。
如图2所示，本实施例中，相控阵超声波的横波入射角β优选为35°至75°，相控阵超声波的入射点与角焊缝位于齿条板10一侧坡口面的距离D优选为70mm至140mm。
在检测过程中，可以按照上述优选参数沿弧形弦管11的长度方向直线扫查，也就是入射点沿该弧形弦管11的长度方向扫查，以实现整个角焊缝的检测。例如，可以采用扫查器完成扫查。
需要说明的是，现有技术中在确定检测工艺参数时，通常是借助焊缝模拟软件，例如ESBeam tool等来进行焊缝声束模拟覆盖，但申请人注意到目前的焊缝模拟软件的模拟结果通常都存在较大偏差，往往不足以实现整个角焊缝的覆盖。而本实施例给出的优选参数能够实现全面的覆盖。
由于本实施例中的声程比较长，距离D为70mm至140mm，因而选用声程较长的相控阵超声波横波。
关于入射角β的选取：为了实现最佳检测效果，声波应当是垂直入射到角焊缝两坡口面的位置(模拟该侧的未融合缺陷)，然而由于曲面结构以及考虑检测效率，并不是所有的声束都可以垂直入射。使用同一角度在不同位置时会有约8度的偏差，0度垂直入射和8度斜入射到坡口面上，约有8dB的灵敏度差，因此本实施例在校准时对该灵敏度差进行了补偿。
优选地，可以在角焊缝焊接完成72小时后再进行相控阵超声检测，以改善检测效果。另外，在检测之前可以经过外观检查合格后再进行检测。此外，在检测之前可以对工件进行清洁，使得探头接触的工件表面无焊接飞溅、污物、脂类、油类(用做耦合剂的油除外)、油漆和松散氧化皮等，另外工件表面须有一容许紧密耦合的外形。
根据上述优选的工艺参数以及选定的设备，可以对角焊缝沿弧形弦管的长度方向进行直线扫查，并对扫查信息进行全程记录，例如可以采用电子图像的形式进行记录。在记录的同时或者事后可以进行在线或者离线数据分析，并自动生成检测报告，例如可以使用TomoView软件进行数据分析，或者也可以采用自定义的适当方式进行数据方式。
申请人对上述参数进行了实验验证。首先是检测范围的确认，使用自升式钻井平台齿条曲面角焊缝15块，通过在不同区域(热影响区、熔合区、焊接区)的人工缺陷可以确认，在上述优选的参数范围下，相控阵超声波的检测范围可以覆盖整个角焊缝。
其次是标准试块与预埋人工缺陷的对比实验验证。通过人工埋藏缺陷或有意焊接造成缺陷(例如在熔合区、焊接区内的缺陷)，并标记相应的缺陷位置(例如可以包括深度、长度、位置等)，通过本实施例的相控阵超声检测方法和常规超声波检测方法的对比试验，确定本实施例的相控阵超声检测方法在定量和定位情况方面都优于常规方法。
另外，采用直线扫查的方式可以显著提高效率。申请人对于对一根实验验证性齿条4条角焊缝(共计28米)采用本实施例的相控阵超声检测方法进行了检测，检测总耗时约40分钟，而常规超声波检测方法对于这样的工件耗时4小时。可见，本实施例的相控阵超声检测方法检测效果良好，且缺陷检出率明显高于常规超声波检测。
采用本实施例的相控阵超声检测方法，可以有效的检出角焊缝中的各种缺陷，对于缺陷的检出率以及检测效率明显高于常规的超声检测方法，并且可以对检测结果进行100％记录，满足质量控制体系要求的记录跟踪，其检测对比实验结果见下表：
需要说明的是，上述检测对比实验针对的工件为图1所示的工件，弧形弦管11的管径为Ф381mm～Ф444mm，管壁厚度为32mm～45mm；角焊缝13的坡口的角度为30°至60°。
由上表可以看出，本实施例的相控阵超声检测方法在缺陷检出率、检测效率等方面具有显著的改善。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种钻井平台桩腿齿条曲面角焊缝的相控阵超声检测方法，待检测的角焊缝为弧形弦管与齿条板之间的角焊缝，其特征在于，包括：将相控阵超声波入射至所述弧形弦管的外弧面以检测所述角焊缝中的缺陷，其中，该相控阵超声波的横波入射角为35°至75°，该相控阵超声波的入射点与所述角焊缝位于齿条板一侧坡口面的距离为70mm至140mm。
2.根据权利要求1所述的相控阵超声检测方法，其特征在于，所述弧形弦管为管径式弦管，所述弧形弦管的管径为Ф381mm～Ф444mm，所述弧形弦管的管壁厚度为32mm～45mm。
3.根据权利要求1所述的相控阵超声检测方法，其特征在于，所述角焊缝的坡口的角度为30°至60°。
4.根据权利要求1所述的相控阵超声检测方法，其特征在于，所述相控阵超声波的入射点沿所述弧形弦管的长度方向直线扫查。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的相控阵超声检测方法，其特征在于，所述方法在该角焊缝焊接完成72小时后进行。
CN201410270037.6A 2014-06-17 2014-06-17 钻井平台桩腿齿条曲面角焊缝的相控阵超声检测方法 Pending CN104007178A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410270037.6A CN104007178A (zh) 2014-06-17 2014-06-17 钻井平台桩腿齿条曲面角焊缝的相控阵超声检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410270037.6A CN104007178A (zh) 2014-06-17 2014-06-17 钻井平台桩腿齿条曲面角焊缝的相控阵超声检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104007178A true CN104007178A (zh) 2014-08-27

Family

ID=51367932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410270037.6A Pending CN104007178A (zh) 2014-06-17 2014-06-17 钻井平台桩腿齿条曲面角焊缝的相控阵超声检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104007178A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105486752A (zh) * 2016-01-27 2016-04-13 江苏省特种设备安全监督检验研究院 基于超声相控阵技术的储气井井筒检测系统及其检测方法
CN110031549A (zh) * 2019-05-17 2019-07-19 中国石油天然气第一建设有限公司 一种可双向扫查的手动型斜接管角焊缝相控阵扫查装置
CN110952520A (zh) * 2019-10-14 2020-04-03 广州文冲船舶修造有限公司 一种自升式平台的桩腿齿条检测及修复工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004085478A (ja) * 2002-08-28 2004-03-18 Toyo Kanetsu Kk 超音波式探傷方法及び装置
CN103175901A (zh) * 2013-03-26 2013-06-26 广东电网公司电力科学研究院 适用于流线型多变角焊缝超声扫查的超声自动扫查装置
CN103293224A (zh) * 2013-05-08 2013-09-11 江苏法尔胜材料分析测试有限公司 一种钢箱梁u肋角焊缝的超声相控阵检测方法
CN103728375A (zh) * 2014-01-13 2014-04-16 国家电网公司 Gis端部法兰与筒体角焊缝评估装置及其无损评估方法
CN103808798A (zh) * 2014-02-24 2014-05-21 哈尔滨工业大学 对角焊缝的超声相控阵自动检测系统及检测方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004085478A (ja) * 2002-08-28 2004-03-18 Toyo Kanetsu Kk 超音波式探傷方法及び装置
CN103175901A (zh) * 2013-03-26 2013-06-26 广东电网公司电力科学研究院 适用于流线型多变角焊缝超声扫查的超声自动扫查装置
CN103293224A (zh) * 2013-05-08 2013-09-11 江苏法尔胜材料分析测试有限公司 一种钢箱梁u肋角焊缝的超声相控阵检测方法
CN103728375A (zh) * 2014-01-13 2014-04-16 国家电网公司 Gis端部法兰与筒体角焊缝评估装置及其无损评估方法
CN103808798A (zh) * 2014-02-24 2014-05-21 哈尔滨工业大学 对角焊缝的超声相控阵自动检测系统及检测方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105486752A (zh) * 2016-01-27 2016-04-13 江苏省特种设备安全监督检验研究院 基于超声相控阵技术的储气井井筒检测系统及其检测方法
CN110031549A (zh) * 2019-05-17 2019-07-19 中国石油天然气第一建设有限公司 一种可双向扫查的手动型斜接管角焊缝相控阵扫查装置
CN110952520A (zh) * 2019-10-14 2020-04-03 广州文冲船舶修造有限公司 一种自升式平台的桩腿齿条检测及修复工艺
CN110952520B (zh) * 2019-10-14 2021-03-23 广州文冲船舶修造有限公司 一种自升式平台的桩腿齿条检测及修复工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10113993B2 (en) Phased array system for inspection of laser welds
US9063059B2 (en) Three-dimensional matrix phased array spot weld inspection system
CN110431412B (zh) 用于测试点焊的相控阵列探头和方法
US9759691B2 (en) Gating methods for use in weld inspection systems
US20150253288A1 (en) Automated weld inspection system
US9037419B2 (en) Portable matrix phased array spot weld inspection system
EP3108236B1 (en) Ultrasonic phased array transducer for the nondestructive evaluation (nde) inspection of jet pump riser welds and welded attachments
US20070000328A1 (en) Ultrasonic method for the accurate measurement of crack height in dissimilar metal welds using phased array
CN105699492A (zh) 一种用于焊缝检测的超声成像方法
WO2015126787A1 (en) Portable matrix phased array spot-weld inspection system
CN102967654A (zh) 堆焊钢管母材侧超声探伤方法
EP3259587A1 (en) Method for inspecting a weld seam with ultrasonic phased array
CN107449829A (zh) 一种对接焊缝无损检测验收方法
Vasilev et al. Non-contact in-process ultrasonic screening of thin fusion welded joints
JP6397252B2 (ja) 耐熱部材の溶接部の余寿命検査方法
CN104007178A (zh) 钻井平台桩腿齿条曲面角焊缝的相控阵超声检测方法
US10705054B2 (en) Method for ultrasonically inspecting an aluminothermically welded rail joint
CN111458415B (zh) 一种超声相控阵换能器与待测工件耦合状态的检测方法
CN108226292B (zh) T型接管焊缝的缺陷检测方法、装置、存储介质和处理器
WO2016172078A1 (en) Automated weld inspection system
JP2005351660A (ja) 超音波探傷方法および超音波探傷装置
CN110646513B (zh) 基于导波组合激励的结构体底板健康状态检测方法
JP2017161441A (ja) 溶接継手の超音波探傷方法及び超音波探傷装置
JP2007071755A (ja) 超音波探傷装置および超音波探傷方法
CN108956779A (zh) 一种基于全聚焦合成孔径技术的电阻焊焊点检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140827