海洋工程超声仪器和探头组合性能测试通用试块的研发及应用

白明辉，刁海波，王猛，陈芝瑞，杨建昌，张勋

（海洋石油工程股份有限公司，天津，300452）

引言

试块是工业超声检测中用于超声仪器探头系统性能测试校准和检测校准的重要器材，目前海洋工程领域超声检测涉及API-RP-2X、ASME V、AWS D1.1/D1.1M和NB/T47013等多个标准规范，在测试超声仪器和探头的组合性能时需要准备相应标准规范所规定的试块达8块之多，易使测试者在测试时混淆试块功能，易在测试过程中因频繁更换试块发生磕碰、挤压等人身伤害，异地工程项目使用携带不便，同时上述较多数量标准试块的购置与维护也增加了企业使用成本。为满足海洋工程领域超声检测多个标准规范对仪器和探头组合性能测试的不同要求，特研发了海洋工程超声仪器和探头组合性能测试通用试块。

1 海洋工程超声仪器和探头组合性能测试通用试块研发背景

1.1 海洋工程中涉及国内外多个超声检测标准规范，现有超声检测仪器和探头组合性能测试试块按照各自标准规范要求自成体系，超声检测仪器和探头组合性能测试需要在相应标准规定的试块上进行，需按标准规范规定购置多套试块，现有超声检测仪器和探头组合性能测试试块仅适用特定标准规范，通用性较差。

1.2 现有超声检测仪器和探头组合性能测试试块按照相应标准规范要求分别制作，数量较多，测试者测定时易产生混淆，造成测试错误，影响超声检测仪器和探头组合性能测试报告的正确性；

1.3 现有超声检测仪器和探头组合性能测试需在多个试块上分别进行测试，在测试过程中需多次更换试块完成不同功能测定，试块更换过程中易造成磕碰，挤压等人身伤害，存在安全隐患。

1.4 现有超声检测仪器和探头组合性能测试涉及试块数量较多，对于异地作业的工程项目携带不便，不利于异地工程项目的使用。

2 海洋工程超声仪器和探头组合性能测试通用试块结构设计

海洋工程超声仪器和探头组合性能测试通用试块的设计理念：将海洋工程超声检测常用标准规范中对测试仪器和探头组合性能的要求进行梳理，同时将其所涉及的相关试块进行了归纳比较，整理出需要集成到一起的组合性能测试功能清单，结合相关理论公式计算验证对通用试块进行尺寸设计，使其满足清单中组合性能测试功能要求的同时，各功能测试能够互不干扰，试块设计同时实现体积较小化，功能集成化，试块功能标识详细化，异地项目携带便携化，同时降低测试者在测试过程因频繁更换试块发生意外伤害的概率，便于测试者快速准确完成测试过程，便于工程项目中的测试推广使用。

图1 海洋工程超声仪器和探头组合性能测试通用试块

海洋工程超声仪器和探头组合性能测试通用试块的功能的详细介绍，如下：

2.1 设计通用试块，通过充分利用试块的有效位置，实现试块多功能、小体积，减少了测试试块使用数量，便于工程项目携带，减少了测试过程发生人身伤害的概率，降低了企业使用成本；

2.2 集成了《承压设备无损检测NB/T47013.3-2015》[1]中测试仪器和探头的组合性能的测定功能，包括水平线性、垂直线性、灵敏度余量、盲区（仅限直探头）和远场分辨力的测定，同时具备探头入射点和角度的调校功能；

2.3 集成了《承压设备无损检测NB/T47013.10-2015》[2]中测试仪器和探头的组合性能的测定功能，包括水平线性、垂直线性、灵敏度余量和-12dB声束扩散角的测定，同时具备测定初始扫查面盲区高度的功能；

2.4 集成了《钢结构焊接规范AWS D1.1/D1.1M》[3]中测试仪器和探头的组合性能的测定功能，包括水平线性、垂直线性、灵敏度余量、分辨力的测定，同时具备设备调校和检测基准灵敏度调校功能；

2.5 集成了《海洋结构制造超声检测推荐做法APIRP-2X》[4]中测试仪器和探头的组合性能的测定功能，包括扫描线性、垂直线性、最低灵敏度和分辨力的测定，同时具备探头入射点和角度的调校功能；

2.6 集成了《锅炉及压力容器规范第五卷-无损检测ASME V》[5]中测试仪器和探头的组合性能的测定功能，包括水平线性、垂直线性、最低灵敏度和分辨力的测定，同时具备探头入射点和角度的调校功能。

3 海洋工程超声仪器和探头组合性能测试通用试块的使用方法及适用范围

海洋工程超声仪器和探头组合性能测试通用试块的使用方法如下：

⑴将超声仪器的抑制置于“0”或“断”，其他调整取适量值；

⑵用探头线将超声仪器和探头连接完毕；

⑶按照规定程序在通用试块上指定区域测定仪器和探头组合性能值。

试块典型功能使用如图2所示，其中位置1为扩散角测定，声速校准，位置2为斜探头角度校准，位置3为TOFD工艺盲区测定，位置4为分辨力测定，位置5为直探头盲区测定；

图2 试块典型功能使用图示

海洋工程超声仪器和探头组合性能测试通用试块的适用范围：海洋工程领域常用检测标准规范（API-RP-2X、ASME V、AWS D1.1/D1.1M和NB/T47013）超声仪器和探头的组合性能测试。

4 结论

海洋工程领域超声检测常用标准规范中对测试仪器和探头组合性能的要求及探头入射点和角度等调校功能集成于一体。该通用试块设计试验表明，使用该通用试块可快速测定且结果准确，给每次超声仪器和探头组合性能测试工作带来较大便利。