CN109780453B - 油气管线b型套筒角焊缝超声波检测用对比试块 - Google Patents
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Abstract
为实现B型套筒端部搭接角焊缝的超声波检测，本发明提供了一种B型套筒角焊缝超声波检测用对比试块，包括试块本体和人工缺陷；试块本体包括通过角焊缝相连的两块弧形钢板：弧形钢板一的声学性能、壁厚和曲率半径与被检B型套筒相同；弧形钢板二的声学性能、壁厚和曲率半径与被检管线相同；角焊缝的结构形式及焊接工艺与实际施工一致；人工缺陷包括设置在弧形钢板一上用于模拟角焊缝在套筒侧未熔合缺陷的第一人工缺陷，设置在弧形钢板二上用于模拟角焊缝在管线侧未熔合缺陷的第二人工缺陷，设置在角焊缝上用于模拟焊缝内部缺陷的第三人工缺陷，设置在角焊缝和弧形钢板二上用于模拟角焊缝层下撕裂缺陷的第四人工缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测领域，尤其涉及一种油气管线B型套筒角焊缝超声波检测用对比试块。
背景技术
在油气长输管线的运营过程中，因腐蚀、应力等原因，会导致管线中缺陷的产生，从而使管线运营的安全性降低。对于问题管线进行停输、换管是彻底根除管线隐患的一个主要手段，但需要进行管线停输，影响下游油气用户的生产。对于输气管线，由于收集困难，需将大量燃气(CH4)排放到大气中，而CH4是一种具有“温室效应”的气体，会产生环境破坏效应。为了减少对下游用户的影响及对环境的破坏，近年来，对管线在不停输、不排放的条件下进行修复的要求越来越多。目前安装环形套筒修复是在役管线修复的一个重要手段，与复合材料修复等其他修复手段相比，环形套筒修复无论在性能上，还是在成本上，都更具优势。
利用环形套筒修复在役管线最早出现在20世纪70年代，环形套筒包括A型和B型两种基本形式。A型套筒1只是环绕包围管线2，加强管线2缺陷区域的结构强度，因此在使用时不需要焊接套筒1端部的角焊缝，其焊缝仅包括两条侧向纵焊缝3，如图1所示。B型套筒环绕包围管线并提供结构支撑，套筒端部与管线之间由角焊缝连接，如图2所示，它能够在缺陷部位泄露后保持管道压力，因此，B型套筒修复技术的应用要比A型套筒广泛得多。
如图2所示，利用B型套筒对管线修复后的焊缝包括两条侧向纵焊缝3及两条端部角焊缝4，优良的焊接质量是后续管线安全运营的保障，因此管线修复后均要求对这些焊缝进行无损检测。
由于套筒安装完成后无法进行内部透照的X射线检测方式，且套筒壁厚较厚，X射线较难穿透，若采用γ射线检测，则存在成像质量差，影像黑度反差小，缺陷较难识别等局限性，因而不宜采用射线检测。超声波检测(包括相控阵PAUT检测)是无损检测的一个重要手段，采用合适的检测工艺，选择合适的探头可以有效地检出焊缝中裂纹、气孔、夹杂等缺陷。
对于侧向对接纵缝的超声波检测可参照钢管纵缝的检测，具体检测方法可参照API 5L 45th附录E.5或NB/T47013.3等标准的规定执行。而对于套筒端部搭接角焊缝的超声波检测目前尚未有相关标准，且现场应用较少，因此需要根据此类焊缝的具体特点，编制特殊的检测工艺并制作加工专用的对比试块，进行灵敏度校验和检测工艺验证。
发明内容
为了实现B型套筒端部搭接角焊缝的超声波检测，本发明提供了一种B型套筒角焊缝超声波检测用对比试块，利用该对比试块可以对超声波检测系统的灵敏度进行调节，确定其有效检测范围并进行检测工艺验证。
本发明的技术方案：
油气管线B型套筒角焊缝超声波检测用对比试块，其特殊之处在于：
包括试块本体、设置在试块本体上的角焊缝以及开设在试块本体和角焊缝上的多个人工缺陷；
试块本体包括通过角焊缝相连的弧形钢板一及弧形钢板二，弧形钢板一的声学性能与被检B型套筒相同或相近，弧形钢板一的壁厚和曲率半径与被检B型套筒的壁厚和曲率半径相同或相近，弧形钢板二的声学性能与被检管线相同或相近，弧形钢板二的壁厚和曲率半径与被检管线的壁厚和曲率半径相同或相近；角焊缝的结构形式及焊接工艺与现场实际施工一致；
人工缺陷包括设置在弧形钢板一上用于模拟角焊缝在套筒侧未熔合缺陷的第一人工缺陷，设置在弧形钢板二上用于模拟角焊缝在管线侧未熔合缺陷的第二人工缺陷，设置在角焊缝上用于模拟焊缝内部缺陷的第三人工缺陷，设置在角焊缝和弧形钢板二上用于模拟角焊缝层下撕裂缺陷的第四人工缺陷；
所述第一人工缺陷包括设置在弧形钢板一侧熔合线部位的至少一个平底孔，且平底孔的底面位于弧形钢板一侧熔合线处；
所述第二人工缺陷包括设置在弧形钢板二侧熔合线部位的至少一个平底孔，且平底孔的底面位于弧形钢板二侧熔合线处；
所述第三人工缺陷包括设置在角焊缝中心轴线处，平行于焊缝方向的长横孔；
所述第四人工缺陷包括沿弧形钢板二径向贯穿角焊缝的至少一个平底孔，该平底孔的底面位于弧形钢板二侧熔合线下1～2mm；
沿焊缝方向，任意两个人工缺陷之间具有间距，第一人工缺陷距离试块边缘有间距；沿弧形钢板二轴向，第二人工缺陷距离试块边缘有间距。
进一步地，任意两个人工缺陷沿焊缝方向的间距至少为20mm。
进一步地，所述第一人工缺陷中，位于试块最边缘的平底孔距试块边缘至少为20mm。
进一步地，所有人工缺陷的尺寸大小根据质量验收的规定确定。
进一步地，定义垂直于角焊缝的方向为试块本体宽度方向；在弧形钢板一侧，试块本体宽度方向的边缘距角焊缝焊趾部位的距离L不小于2KT+50mm，其中：K为超声波检测用斜探头的K值，T为弧形钢板一的壁厚；在弧形钢板二侧，试块本体宽度方向的边缘距角焊缝焊趾部位的距离L’不小于2KT’+50mm，其中：K为超声波检测用斜探头的K值，T’为弧形钢板二的壁厚。
进一步地，所述第一人工缺陷包括三个平行、间距设置的平底孔，分别记为5#人工缺陷、6#人工缺陷、7#人工缺陷。
进一步地，所述第二人工缺陷包括三个平行、间距设置的平底孔，分别记为8#人工缺陷、9#人工缺陷、10#人工缺陷。
本发明的有益效果为：
1、本发明中的对比试块采用与被检B型套筒及管线相同或相似的材质，避免了标准试块与被检对象间声速、衰减等声学性能的不同而导致标准试块调节灵敏度与实际检测中灵敏度的差异，与标准试块相比，利用本发明的对比试块调节的灵敏度和实际检测中灵敏度相同。
2、本发明中对比试块本体上的角焊缝与被检B型套筒角焊缝具有相同的结构，超声波在试块中的反射、折射行为与实际检测角焊缝中一致，通过该对比试块可以确定超声波的有效检测范围，并对超声波检测工艺进行验证。
3、本发明试块本体宽度方向的边缘距焊趾的距离L(L’)不小于2KT(T’)+50mm，可进行一次波和二次波检测，从而确保对套筒角焊缝全截面进行检测。
4、本发明结构简单、制造成本低廉，便于现场使用。
附图说明
图1为A型套筒与被修复管线的配合示意图。
图2为B型套筒与被修复管线的配合示意图。
图3为本发明对比试块的主视图；
图4为本发明对比试块的俯视图。
附图标记说明：
1-套筒，101-弧形钢板一，2-管线，201-弧形钢板二，3-纵焊缝，4-角焊缝，5-5#人工缺陷，6-6#人工缺陷，7-7#人工缺陷，8-8#人工缺陷，9-9#人工缺陷，10-10#人工缺陷，11-11#人工缺陷，12-12#人工缺陷，13、14-熔合线。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图3、4所示，本发明所提供的油气管线B型套筒角焊缝超声波检测用对比试块包括试块本体、设置在试块本体上的角焊缝4以及开设在试块本体和角焊缝上的多个人工缺陷；试块本体包括通过角焊缝4相连的弧形钢板一101及弧形钢板二201，弧形钢板一101与被检B型套筒具有相同或相似的声学特性，弧形钢板一101的壁厚和曲率半径与被检B型套筒的壁厚和曲率半径相同或相近，弧形钢板二201与被检管线具有相同或相似的声学特性，弧形钢板二201的壁厚和曲率半径与被检管线的壁厚和曲率半径相同或相近；角焊缝4的结构形式及焊接工艺应与现场实际施工一致。
本发明的试块本体也可以从图2所示的焊接完成后的B型套筒样品和被检管线上截取。
开设在试块本体和角焊缝上的人工缺陷包括：
设置在弧形钢板一101侧(即套筒侧)熔合线部位，用于模拟角焊缝在套筒侧的未熔合缺陷的第一人工缺陷，本实施例中为图3、4所示5#人工缺陷5、6#人工缺陷6和7#人工缺陷7；
设置在弧形钢板二201侧(即管线侧)熔合线部位，用于模拟角焊缝在管线侧的未熔合缺陷的第二人工缺陷，本实施例中为图3、4所示8#人工缺陷8、9#人工缺陷9和10#人工缺陷10；
设置在角焊缝4上，用于模拟角焊缝内部缺陷的第三人工缺陷，本实施例中为图3、4所示12#人工缺陷12；
设置在角焊缝4和弧形钢板二201上，用于模拟角焊缝层下撕裂等缺陷的第四人工缺陷，本实施例中为图3、4所示11#人工缺陷11；沿焊缝方向，5#人工缺陷、6#人工缺陷、7#人工缺陷、8#人工缺陷、9#人工缺陷、10#人工缺陷、11#人工缺陷、12#人工缺陷中，任意两个人工缺陷之间均具有间距；
5#人工缺陷、6#人工缺陷、7#人工缺陷均为底面开在弧形钢板一101侧(即套筒侧)熔合线部位的平底孔，这些平底孔的孔轴线相互平行；其中5#和7#人工缺陷位于套筒侧熔合线的边缘，6#人工缺陷位于套筒侧熔合线的中间部位。为了便于5#～7#人工缺陷的加工，在弧形钢板一101上切除掉一段弧面，如图4所示。
8#人工缺陷、9#人工缺陷、10#人工缺陷均为底面开在弧形钢板二201侧(即管线侧)熔合线部位的平底孔，这些平底孔的孔轴线相互平行；其中8#和10#人工缺陷位于管线侧熔合线的边缘，9#人工缺陷位于管线侧熔合线的中间部位。
11#人工缺陷为沿弧形钢板二201径向贯穿角焊缝4的平底孔，该平底孔的底面位于弧形钢板二201侧(即管线侧)熔合线下1～2mm；
12#人工缺陷为位于角焊缝中心轴线，且平行于焊缝方向的长横孔；
为了避免超声波检测时不同反射体间的相互干扰，上述任意两个人工缺陷沿角焊缝圆周方向的间距至少为20mm。
为了避免试块边缘侧壁效应的影响，位于试块边缘的7#人工缺陷距试块边缘至少为20mm。
5#～12#人工缺陷的尺寸大小可根据质量验收的规定来加工。
定义垂直于角焊缝的方向为试块本体宽度方向，在弧形钢板一101侧试块本体宽度方向的边缘距角焊缝焊趾部位的距离L不小于2KT+50mm，其中：K为超声波检测用斜探头的K值，T为弧形钢板一101壁厚，在弧形钢板二201侧试块本体宽度方向的边缘距角焊缝焊趾部位的距离L’不小于2KT’+50mm，其中：K为超声波检测用斜探头的K值，T’为弧形钢板二201壁厚。
Claims (5)
1.油气管线B型套筒角焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：
包括试块本体、设置在试块本体上的角焊缝(4)以及开设在试块本体和角焊缝上的多个人工缺陷；
试块本体包括通过角焊缝(4)相连的弧形钢板一(101)及弧形钢板二(201)，弧形钢板一(101)的声学性能与被检B型套筒相同或相近，弧形钢板一(101)的壁厚和曲率半径与被检B型套筒的壁厚和曲率半径相同或相近，弧形钢板二(201)的声学性能与被检管线相同或相近，弧形钢板二(201)的壁厚和曲率半径与被检管线的壁厚和曲率半径相同或相近；角焊缝(4)的结构形式及焊接工艺与现场实际施工一致；
人工缺陷包括设置在弧形钢板一(101)上用于模拟角焊缝在套筒侧未熔合缺陷的第一人工缺陷，设置在弧形钢板二(201)上用于模拟角焊缝在管线侧未熔合缺陷的第二人工缺陷，设置在角焊缝(4)上用于模拟焊缝内部缺陷的第三人工缺陷，设置在角焊缝(4)和弧形钢板二(201)上用于模拟角焊缝层下撕裂缺陷的第四人工缺陷；
所述第一人工缺陷包括设置在弧形钢板一(101)侧熔合线部位的至少一个平底孔，且平底孔的底面位于弧形钢板一(101)侧熔合线(13)处；
所述第二人工缺陷包括设置在弧形钢板二(201)侧熔合线部位的至少一个平底孔，且平底孔的底面位于弧形钢板二(201)侧熔合线(14)处；
所述第三人工缺陷包括设置在角焊缝中心轴线处，平行于焊缝方向的长横孔；
所述第四人工缺陷包括沿弧形钢板二(201)径向贯穿角焊缝(4)的至少一个平底孔，该平底孔的底面位于弧形钢板二(201)侧熔合线下1～2mm；
沿焊缝方向，任意两个人工缺陷之间具有间距，第一人工缺陷距离试块边缘有间距；沿弧形钢板二(201)轴向，第二人工缺陷距离试块边缘有间距；
任意两个人工缺陷沿焊缝方向的间距至少为20mm；
所述第一人工缺陷中，位于试块最边缘的平底孔距试块边缘至少为20mm。
2.根据权利要求1所述的油气管线B型套筒角焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：所有人工缺陷的尺寸大小根据质量验收的规定确定。
3.根据权利要求1所述的油气管线B型套筒角焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：定义垂直于角焊缝的方向为试块本体宽度方向；在弧形钢板一(101)侧，试块本体宽度方向的边缘距角焊缝焊趾部位的距离L不小于2KT+50mm，其中：K为超声波检测用斜探头的K值，T为弧形钢板一(101)的壁厚；在弧形钢板二(201)侧，试块本体宽度方向的边缘距角焊缝焊趾部位的距离L’不小于2KT’+50mm，其中：K为超声波检测用斜探头的K值，T’为弧形钢板二(201)的壁厚。
4.根据权利要求3所述的油气管线B型套筒角焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：所述第一人工缺陷包括三个平行、间距设置的平底孔，分别记为5#人工缺陷(5)、6#人工缺陷(6)、7#人工缺陷(7)。
5.根据权利要求4所述的油气管线B型套筒角焊缝超声波检测用对比试块，其特征在于：所述第二人工缺陷包括三个平行、间距设置的平底孔，分别记为8#人工缺陷(8)、9#人工缺陷(9)、10#人工缺陷(10)。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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