镍基合金625+f65复合厚壁管对接焊缝paut检测方法
技术领域
1.本发明涉及检测领域，具体是一种镍基合金 625+f65复合厚壁管对接焊缝 paut检测方法。
背景技术：2.随着钢结构制造业的快速发展，各种工业焊接产品越来越多，焊接技术不断的深入和发展,如何控制和检验金属产品的焊接质量,对满足客户需求，提升品牌效应要求也越来越高。焊接检验是全面质量管理与ndt 技术的紧密结合，焊接检验除了人员、设备和管理这些控制质量、保证产品安全运行的重要因素外，合适的焊接检验方法和检测技术也相当重要。尤其是那些新材料、新焊接工艺的出现，与之匹配的检测方法和检测技术必须同步跟上，只有通过检验中发现的问题，来促进焊接技术不断地改进与提高，才能保证新材料和新工艺生产的产品在可靠性、安全性和经济性有保证。
3.我国是一个船舶和海洋工程装备的制造大国，但是在fpso（floatingproduction storage and offloading ），即浮式生产储油卸油装置领域，与先进国家相比还有一定的差距。fpso 作为海洋油气开发系统的组成部分，是目前海洋工程船舶中的高技术产品。该系统对于边际油田、早期开采系统和深海油气田开发中有其独特的优势，近年来得到了大力的发展，已经成为海上油气资源开发的一种主要开采手段。提高fpso 的制造能力，确保产品质量，对我国的海洋事业向深海发展具有重要意义。
4.fpso 相当于一个海上化工厂，该装置涉及到大量的压力管系，由于从海底开采的石油或天然气大多含腐蚀介质。普通海洋管外部涂有防腐油漆，可以阻止海水对管线的腐蚀；管线内部未涂覆防腐层，虽然可长期在低腐蚀介质环境下服役，但如果输送介质的腐蚀性较强，普通管线就容易被侵蚀，从而大大降低管线的服役寿命，而且后期更换和维护管线的成本较高。因此考虑到采用：双金属复合管材作为一种新型管材，既保证了耐腐蚀性能，又可降低生产成本。
5.fpso 项目使用的海底的原油输出管就是镍基合金625+f65 复合厚壁管，f65 外层与常规的海洋管相同，保证管线有足够的力学性能，镍基合金625内层材料有较强的耐腐性能，管件规格为φ273
×
57.15，其中内层镍基合金625厚度3mm 为堆焊。fpso 建造要满足30 年不进坞维修，就意味原油输出30年不停歇。因材料的特殊性和使用的环境，这就对现场施工焊接质量非常严格，同时对其相应的焊缝质量检测方法—ndt 提出了新课题：该规格的复合管，采用常规的rt 检测双层壁厚高达115mm，就是用ir192 的γ源也不能穿透，若采用ut 检测，只能使用的直射波也不能满足焊缝的全覆盖。那么采用什么检测方法和检测技术，既能满足检测要求，提高检测效率，又不会出现缺陷错判、漏判现象。
6.在已经公开的文件cn201720339741-一种半圆管角焊缝的rt射线无损检测布置结构中采用常规的rt 检测，就是用ir192 的γ源也不能穿透，若采用ut 检测，只能使用的直射波也不能满足焊缝的全覆盖，对焊缝的检测无法达到预先的效果。
技术实现要素：7.为了解决上述问题，本发明公开了一种镍基合金 625+f65复合厚壁管对接焊缝 paut检测方法，提高对焊缝的检测的全面性。
8.本发明的技术方案为：镍基合金 625+f65复合厚壁管对接焊缝 paut检测方法，包括下列步骤：步骤1：对焊缝进行扫查；（a）当焊缝所在区域允许两侧扫查时，采用两侧扫查的方式在管径外表面对整个焊缝截面进行检测，每侧至少使用一个40
º
～70
º
纵波的s扫查，角度步进最大为1
º
；（b）如果不能在管焊缝双侧进行扫查，磨光焊缝余高至管焊缝的曲率与楔块匹配；步骤2：制作2 块与产品等同的试管件焊缝作为验证试块；步骤3：试块不同于产品，焊缝距端口的距离不超过 300mm，管对接焊缝内壁的根部可视可达，为保证穿透并满足射线底片的几何不清晰度 μg值，采用ir192 的γ源进行单壁外透法对试块进行纵向检测，先用纵波直探头对扫查区域母材进行ut 检测，确保扫查区不存在影响paut 检测的缺陷存在，若有，则需要记录或增加其他检测方法，然后在焊缝两侧按90
°
和270
°
进行扫描，通过不同的聚焦法则，每侧对上表面、上坡口、下坡口、根部进行4 次扫查，采集数据，然后以数据判读的结果来验收焊缝；步骤4：在步骤3的基础上，由于 paut检测技术主要是沿着焊缝轴向检测纵向缺陷，探头楔块是曲率为宽度方向，而检测横向缺陷时，楔块是曲率则不匹配，对横向存在的缺陷采用即 mut手工超声检测方法进行横向扫查作为补充，将探头放置在校准试块rb-01上，找到半径为25mm 的圆弧面的最高波，并调整至满屏高度的80%，确定探头的入射点将探头放到对比试块paut-r1 上，找到20mm 的最大反射回波，调整到满屏的80%，计算出探头入射角；步骤5：将参数输入到仪器中，探头调节成一发射一接收，然后找到最高波，调节到满屏80%；步骤6：在校准试块上，将斜探头分别对准横通孔和槽，建立dac 曲线，其中焊缝上部、中下部、根部的扫查分别为：70
°
、60
°
、45
°
、35
°
斜探头，检测并记录结果。
9.进一步地，步骤1（a）中进行双侧扫查时，每侧至少应使用一个40
º
～70
º
纵波的s扫查，角度步进最大为1
º
。
10.进一步地，步骤2中的验证试块和镍基合金材质相同，壁厚不超过待检管件的
±
25%，验证试块内自然缺陷优先于人工缺陷，其中缺陷的位置有焊缝表面、中间、熔合面和根部，缺陷性质有线性、未熔合和裂纹，缺陷方向包括纵向和横向，至少有一个有缺陷的试块，其尺寸、位置、方向、数量和性质在验证之前已经确定，并且只有监督
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级检测人员知道。
11.进一步地，试块的缺陷位于或邻近试块坡口面，验证试块外侧代表外表面的一个缺陷，验证试块根部代表内表面的一个缺陷，一个焊缝内部缺陷；上下坡口熔合面各一个缺陷，试块焊缝距端口的距离不超过300mm。
12.进一步地，缺陷尺寸应基于试块厚度，且不得大于验收规范规定的尺寸，试块厚度大于或等于25 mm 的材料，长宽比为表面缺陷为0.25，内部缺陷为0.25（a/l）或0.50（h/l）。
13.进一步地，步骤4中横向扫查选用的探头为直探头或斜探头，直探头的角度为0
°
，斜探头的角度为：35
°
、45
°
、60
°
和70
°
，斜探头的入射波均为纵波。
14.本发明的有益之处：1、本发明可以完全替代高压管所用的常规rt检测方法，不仅对焊缝外表面、熔合面、焊缝中心、根部等重要区域全覆盖，从采集的数据判读缺陷，然后缺陷进行定位、定性、定量；最后判定所检测的焊缝质量是否符合验收要求，而且该方法所采集的数据是可存储记录的。
15.2、通过采用本发明的检测方法，能够对焊缝的焊接质量达到透明化可视化，使得该复合管在进行相应的检测之后，使得焊接达到最高质量，防止复合管出现被腐蚀的现象，提高原油输送年限。
附图说明
16.附图1 为wps 焊接坡口形式及尺寸示意图；附图2 为波束模拟图；附图3 为波束聚焦上表面图；附图4 为波束聚焦上坡口图；附图5 为波束聚焦下坡口图；附图6 为波束聚焦根部口图；附图7 为mut 检测爬波校准图；附图8 为90
°
和270
°
扫描示意图；附图9 为mut
‑‑
入射点、dac 调节试块图；附图10 为mut-入射角测试图；附图11 为mut 检测的横向扫查示意图。
具体实施方式
17.为了加深对本发明的理解，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
18.根据项目的验收要求，结合焊接接头参数（见附图1），设计并加工对比试块，用于灵敏度和tcg 的校准。对比试块共4 块，人工反射体分布在焊缝外表面、熔合面、焊缝中间、根部等典型区域，其中焊缝中的为φ3 横通孔，上表面及根部为2
×
2 槽，如图3～图6 所示；制定扫查计划：利用olympus omni pc 5.4 仿真软件，进行波束模拟演示，按波束聚焦上表面、上坡口、下坡口、根部等重要区域，制定好扫查计划，见附图2～附图6；制作2 块与产品等同的试管件焊缝作为验证试块，验证试块内缺陷为自然缺陷，其中：缺陷位置：焊缝表面、中间、熔合面、根部；缺陷性质：线性、未熔合、裂纹等；缺陷方向：既有纵向、也有横向。
19.缺陷尺寸：不得大于验收规范规定的尺寸，长宽比为表面缺陷为0.25；内部缺陷为0.25（a/l）或0.50（h/l）；rt 检测：验证试块比较短，焊缝距端口的距离不超过300mm，焊缝内壁的根部区域可视可达，从穿透力和底片几何不清晰度μg 值方面考虑，则用ir192 γ源，采用单壁外透
的透照方式，见图7。检测并对底片进行结果评定；paut 仪器校准：检测工作开展前，应对校验系统中振幅和高度线性度、时基线、楔块延迟、声速、晶片、时间增益(tcg)、角度增益(acg)、灵敏度等仪器、探头及其组合性能的校准；paut 检测：检测时机、扫查面具备检测满足要求后，先用纵波直探头对扫查区域母材进行ut 检测，确保扫查区不存在影响paut 检测的缺陷存在（若有，则需要记录或增加其他检测方法），然后在焊缝两侧采用附图8 所示的方式，按90
°
和270
°
进行扫描，通过不同的聚焦法则，每侧对上表面、上坡口、下坡口、根部进行4 次扫查，采集数据，然后以数据判读的结果来验收焊缝；mut 检测：横向扫查时，为保证焊缝截面扫查的全覆盖，选用探头除了0
°
直探头，还需选用的斜探头角度分别为：35
°
、45
°
、60
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和70
°
，斜探头的入射波均为纵波：探头入射点：见附图9 所示,将探头放置在位置1，找到半径为25mm（校准试块rb-01）的圆弧面的最高波，并调整至满屏高度的80%，确定探头的入射点。
20.探头入射角：见附图10 所示，把探头放到对比试块paut-r1 上，找到20mm 的最大反射回波，调整到满屏的80%，计算出探头入射角。
21.爬波探头的校准：将试块和探头等参数输入到仪器中，探头调节成一发射一接收，然后将探头对准对比试块图3 paut-r1 表面2mm 深的槽，找到最高波，调节到满屏80% 。
22.参考曲线dac 的建立：在附图9 所示的校准试块inconel-rb-01 上，将斜探头分别对准横通孔和槽，建立dac 曲线。其中焊缝上部、中下部、根部的扫查分别为：70
°
、60
°
&45
°
、35
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斜探头，检测并记录结果。
23.rt 与paut&mu 检测结果比对：对验证试块中预期确定的缺陷，分别进行rt 与paut&mu 检测后，将检测到的缺陷位置、深度、长度、性质进行比对，见表2、表3。
24.检测比对的结果证明，镍基合金625+f65 复合厚壁管对接焊缝采用可记录的paut 检测技术，完全可以替代常规的rt 检测，满足控制产品焊接质量的要求，paut 技术可用于镍基合金625+f65 复合厚壁管的检测。
[0025] rt 和paut&mut 检测完成后，将两者的检测结果进行比对，比对的内容为两部分：其一，两者是否能发现预期的缺陷，其二，paut&mut 检测所发现的缺陷是否能覆盖并不少于rt 检测所发现的缺陷。当验证的结果能满足上述两者情况时，才能证明paut 检测技术及工艺的可靠性和准确性，从而确定该检测技术的有效性；
表1为1#验证试块的比对
表2为2#验证试块的比对检测验证比对结果：通过上述验证试块比对试验数据比对，paut&mut 检测技术可以检测出焊缝中不同位置和不同方向的缺陷，并且少量rt 检测时底片没有显示的缺陷，paut 也能发现。因此，对于管接口焊缝，镍基合金625+f65 复合厚壁管对接焊缝采用可记录的paut 检测技术，辅助以手工ut 检测，完全可以替代常规的rt 检测，满足控制产品焊接质量的要求，paut 技术可用于镍基合金625+f65 复合厚壁管的检测。
技术特征：1.镍基合金 625+f65复合厚壁管对接焊缝 paut检测方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：对焊缝进行扫查；（a）当焊缝所在区域允许两侧扫查时，采用两侧扫查的方式在管径外表面对整个焊缝截面进行检测，每侧至少使用一个40
º
～70
º
纵波的s扫查，角度步进最大为1
º
；（b）如果不能在管焊缝双侧进行扫查，磨光焊缝余高至管焊缝的曲率与楔块匹配；步骤2：制作2 块与产品等同的试管件焊缝作为验证试块；步骤3：采用ir192 的γ源进行单壁外透法对试块进行纵向检测，先用纵波直探头对扫查区域母材进行ut 检测，确保扫查区不存在影响paut 检测的缺陷存在，若有，则需要记录或增加其他检测方法，然后在焊缝两侧按90
°
和270
°
进行扫描，通过不同的聚焦法则，每侧对上表面、上坡口、下坡口、根部进行4 次扫查，采集数据，然后以数据判读的结果来验收焊缝；步骤4：在步骤3的基础上，对横向存在的缺陷采用即 mut手工超声检测方法进行横向扫查作为补充，将探头放置在校准试块上，找到半径为25mm 的圆弧面的最高波，并调整至满屏高度的80%，确定探头的入射点将探头放到对比试块上，找到20mm 的最大反射回波，调整到满屏的80%，计算出探头入射角；步骤5：将参数输入到仪器中，探头调节成一发射一接收，然后找到最高波，调节到满屏80%；步骤6：在校准试块上，将斜探头分别对准横通孔和槽，建立dac 曲线，其中焊缝上部、中下部、根部的扫查分别为：70
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、60
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、45
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、35
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斜探头，检测并记录结果。2.根据权利要求1所述的镍基合金 625+f65复合厚壁管对接焊缝 paut检测方法，其特征在于：所述步骤1（a）中进行双侧扫查时，每侧至少应使用一个40
º
～70
º
纵波的s扫查，角度步进最大为1
º
。3.根据权利要求1所述的镍基合金 625+f65复合厚壁管对接焊缝 paut检测方法，其特征在于：所述步骤2中的验证试块和镍基合金材质相同，壁厚不超过待检管件的
±
25%，验证试块内自然缺陷优先于人工缺陷，其中缺陷的位置有焊缝表面、中间、熔合面和根部，缺陷性质有线性、未熔合和裂纹，缺陷方向包括纵向和横向，所述至少有一个有缺陷的试块，其尺寸、位置、方向、数量和性质在验证之前已经确定。4.根据权利要求3所述的镍基合金 625+f65复合厚壁管对接焊缝 paut检测方法，其特征在于：所述试块的缺陷位于或邻近试块坡口面，所述试块焊缝距端口的距离不超过300mm。5.根据权利要求3所述的镍基合金 625+f65复合厚壁管对接焊缝 paut检测方法，其特征在于：所述试块厚度大于或等于25 mm 的材料，长宽比为表面缺陷为0.25，内部缺陷为0.25（a/l）或0.50（h/l）。6.根据权利要求1所述的镍基合金 625+f65复合厚壁管对接焊缝 paut检测方法，其特征在于：所述步骤4中横向扫查选用的探头为直探头或斜探头，所述直探头的角度为0
°
，所述斜探头的角度为：35
°
、45
°
、60
°
和70
°
，所述斜探头的入射波均为纵波。
技术总结本发明公开一种镍基合金625+F65复合厚壁管对接焊缝PAUT检测方法，包括下列步骤：步骤1：对焊缝进行扫查；步骤2：制作2块与产品等同的试管件焊缝作为验证试块；步骤3：对试块进行纵向检测；步骤4：进行横向扫查作为补充；步骤5：将参数输入到仪器中；步骤6：建立DAC曲线，其中焊缝上部、中下部、根部的扫查检测并记录结果。本发明可以完全替代高压管所用的常规RT检测方法，不仅对焊缝外表面、熔合面、焊缝中心、根部等重要区域全覆盖，从采集的数据判读缺陷，然后缺陷进行定位、定性、定量；最后判定所检测的焊缝质量是否符合验收要求，而且该方法所采集的数据是可存储记录的。所采集的数据是可存储记录的。所采集的数据是可存储记录的。
技术研发人员：郑中举 王永强 刘其勋 孙学荣
受保护的技术使用者：招商局重工（江苏）有限公司
技术研发日：2022.05.19
技术公布日：2022/7/5
