海洋钢结构焊缝超声检测串列式扫查架的开发

贾刘仁，王 猛，马海滨，杨 光，张富春

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452)

海洋钢结构焊缝超声检测串列式扫查架的开发

贾刘仁，王 猛，马海滨，杨 光，张富春

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452)

结合超声检测串列式扫查的原理和特点，开发出一套适用于海洋钢结构厚板K型或单V型坡口焊缝的串列式扫查装置。使用此装置进行了验证试验，结果表明：该装置降低了检测的人力工时投入，提高了检验准确率，达到了稳定、快速检测垂直于扫查面的面状缺陷(如坡口未熔合、中心裂纹等)的目的。

海洋钢结构；超声检测；串列式扫查

超声检测[1]在海洋钢结构焊缝检测中扮演着重要角色。一般焊缝检测时，只需一个探头同时兼发射和接收脉冲用；但厚板K型或单V型坡口焊缝易产生垂直于扫查面的面状缺陷(如坡口未熔合、中心裂纹等)，故对此类焊缝，则需采用串列式超声检测的方法。

串列式超声检测是使用两个斜探头，一前一后同方向放置在同一扫查面上,一个探头发射的超声波被缺陷反射,经底面反射后进入另一个探头的探伤方式。其检测操作示意见图1。

图1 串列式超声检测操作示意

1 检测现状

目前，海洋制造业中，针对厚板K型或单V型坡口焊缝中垂直于扫查面的平面缺陷的检测，主要采用纯手动检测，即检验员双手各持一个探头，在确保两个探头直线进退的情况下进行作业。纯手动操作的缺点主要有：① 人为因素影响大，操作过程中无法保证对两探头距离的控制；② 作业过程需要两名检验员配合进行，人力投入较大；③ 工作效率低；④ 检测准确率低。

为了解决这一问题，笔者从该技术的原理入手，结合现场操作实用性、便携性等方面的需求，设计开发出一款适用于海洋钢结构焊缝超声检测的串列式扫查架。

2 可行性分析

2.1 应用可行性

串列式扫查架开发的初衷在于减轻检验员的工作强度，提升检验员的工作效率和探伤准确度。就目前对K型或单 V型坡口焊缝探伤的现状不难发现，工作强度、工作效率和探伤准确度恰恰是制约检验人员检测的关键因素，因此串列式扫查架的开发从应用层面上来讲是绝对可行的。

2.2 经济可行性 开发该装置所用的材料为生产中常见的不锈钢或铝合金材料，价格低廉。以公司内部现有的超声探头为配置对象，节省了购置探头的费用。经核算，每套的加工费用在800元左右，如果成功应用于现场检验，每3 h所节省的费用便超过800元。

3 设计及加工制作

该扫查装置采用经济实惠的不锈钢或铝合金为操作框架，配合方便人员调节的蝶形螺母、压紧片和能实时监测探头间距的1…1刻度标尺，长宽高分别为250,10,18 mm，设计总重量约500 g，适用于焊缝单侧和跨焊缝两种扫查方式。该装置方便检验人员在检测过程中单手操作探头，同时能根据要求自由移动或固定探头，最终达到稳定、快速检测特定缺陷的目的。

设计图纸见图2，实物图片见图3。

图2 扫查架设计图纸

图3 实物图片

4 试验验证

为了客观地验证串列式扫查架的工作效率及使用效果，成品加工完成后，选取了公司内部技能水平不同的人员进行了现场检测验证，按照检验人员技能水平从高到低的次序分别分为1，2，3组。检测对象为ZAWTIKA 1B项目立柱环板结构，该结构焊缝的坡口均为K型坡口。使用串列式扫查架前后的数据对比情况，见表1。

通过试验对比不难看出，不同技能水平的超声检测人员，在使用串列式扫查架对K型或单V型坡口形式焊缝中垂直于扫查面的面状缺陷检测时，检验速度、人力投入和检验结果准确率都要更胜一筹。

表1 使用串列式扫查架前后的试验数据对比

5 结论

超声波串列式扫查架结构紧凑，体积小巧，携带方便，经济实用，符合现场检验需求，能满足焊缝单侧和跨焊缝两种扫查方式。良好稳定的扫查效果进一步确保了缺陷的准确检出，为工程项目节省了更多的施工时间。

[1] 生利英.超声波检测技术[M]. 北京: 化学工业出版社，2014.

Development of Tandem Scanning Frame for Ultrasonic Testing of Welds in Offshore Steel Structure

JIA Liu-ren, WANG Meng, MA Hai-bin, YANG Guang, ZHANG Fu-chun

(Offshore Oil Engineering Co., Ltd., Tianjin 300452, China)

Based on the principle and characteristics of ultrasonic tandem scanning, this paper develops a series of tandem scanning devices which are suitable for type K or single-bevel-groove welds of offshore steel structure. The experiment is carried out by using this device, and the results indicate that the device reduces the labor hour investment for this seam examination, improves the inspection accuracy, achieves a stable and rapid detection of surface defects perpendicular to the scan surface (such as incomplete fusion, cracks and other defects of the center).

Offshore steel structure; Ultrasonic testing; Tandem scanning

2016-10-15

贾刘仁(1984-),男，本科,主要从事海洋钢结构的无损检测和人员培训工作。

贾刘仁， E-mail: jialr@mail.cooec.com.cn。

10.11973/wsjc201704017

TG115.28

A

1000-6656(2017)04-0080-02