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水下超声无损探伤技术

cangchen人气:316发表时间:2018-08-02【

为什么要研究水下超声波检测
 随着现代工业与科学技术的发展,无损检测技术在设备与装备运行、产品质量的保证、提高生产率、降低成本等领域发挥着越来越大的作用,无损检测也已经发展成是一门独立的综合性学科,而超声波探伤技术在无损检测领域内占有极其重要的地位,在很多领域均获得非常广泛的应用。
 而现代石油工业逐渐向海洋发展,对于水下超声波探伤技术的需求越来越大,因此水下超声波探伤技术倍受各个海洋石油公司的青睐。
 水下超声波探伤(简称UWUT)是最重要的水下无损检测方法之一。
 海洋工程结构的水下安装或修理时需要进行大量的水下焊接,焊缝的质量往往较陆上要差得多。必须借助UWUT手段以检测焊缝内部的质量。在平台、海底管线等结构件的运行过程中,是了掌握内部缺陷的扩展情况,也要进行UWUT。

 【超声波探伤技术有如下优点】
 1、适用于金属、非金属与复合材料等多种制件的无损检测;2、穿透能力强,可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金材料,可检测厚度是1~2mm的薄壁管材与板材,也可检测几米长的钢锻件;3、缺陷定位较准确;4、对面积型缺陷的检出率较高;5、灵敏度高,可检测试件内部尺寸很小的缺陷;6、检测成本低、速度快、设备轻便,对人体和环境无害,现场使用较方便。
 随着中国石油行业逐步向海洋进军,水下技术的重要性日渐凸显,水下管道,水下作业机械装备等都需要定期检测,而这些检测极其依赖水下超声波探伤技术,水下超声波探伤技术的发展直接影响到未来海洋工业的发展。
 所以研究水下超声波探伤技术是非常必要的。
  我国超声无损检测发展现状
近年来我国超声无损检测事业取得了巨大进步与发展。超声无损检测已经应用到了几乎所有工业部门,其用途正日趋扩大。超声探伤技术的相关理论与方法和应用的基础性研正在逐步深入,已经取得了许多具有国际先进水平的成果。许多不同用途的微机控制自动超声检测系统已经应用于实际生产。我国在这方面开展的主要研究有:计算机化超声设备;用户友好界面操作系统软件;超声数字信号处理,包括人工智能、神经网络、模式识别、相位补偿等;高频超声无损检测技术:各种扫描成像技术;多坐标、多通道的自动超声检测系统;超声机器人检测系统:复杂构件的自动扫描超声成像检测(如5维以上多维探头调节结构等辅助设备的开发研究)等。这其中许多成果已经达到国际先进水平,这些研究是我国超声无损检测技术的持续发展提供了保证。
 但是,我国超声无损检测事业从整体水平而言,与发达国家质检存在很大差距。具体表现在一下几个方面:
 1、检测专业队伍中高级技术工作人员与高级操作工作人员所占比例较小,极大阻碍了超声无损检测技术自动化、智能化、图像化的进展。由于经验丰富的老一辈探伤工作者缺乏把实践经验转化是理论总结,而年轻的检测工作人员虽拥有丰富的计算机等现代化技术却缺乏实践经验。这有可能导致现有的超声检测软件系统不同程度的缺陷,降低了检测的可靠性。特别像专家系统软件,以和自动判伤。自动评定缺陷级别功能的软件编写应该引起足够的重视。组织一定的人力、才力对超声无损检测的现场经验进行收集与总结,不断充实检测理论与检测规范,把无损检测技术工作人员与计算机技术工作人员有机结合起来,才能开发出实用的无损检测软件。另外应该树立对各类无损检测软件的正确观念,任何软件都是依靠正确的检测方法、检测状态与在一定的适用范围限制下得到的结果。
2、专业无损检测工作人员相对较少,现有无损检测设备利用率低。我国无损检测技术经过40年的发展,虽然应用已经遍和近30个系统领域,直接从事无损检测技术方面的工作人员近30万左右,但是高技术专业工作人员较少。根据调研我国大型机械制造企业,都拥有是数不少的无损检测设备,但由于对无损检测重要性认识不够,专门从事无损检测的工作人员缺乏等因素,无损检测在生产中并未发挥其应有的作用。无损检测方面的书籍缺乏,很不利于无损检测后继工作人员的培养。
3、对无损检测技术领域的信息技术应用缺乏重视。当信息技术与无损检测结合以后,人们就可以最大限度地从检测过程中获取大量信息。我国对无损检测信息技术的建设工作还处在相当薄弱的阶段。总之,当前迫切需要解决的问题是涉和实际工程应用中待,解决的问题,如检测方法的规范化、判伤的标准化,检测与验收标准的制订,操作步骤的程序化,检测技术领域的信息化。另外,应该注重对无损检测工作人员资格进行全国统一的培训、鉴定与考核,力争使无损检测工作人员的培训与国际接轨。
 水下超声波检测技术原理
UWUT并不是简单地将陆上的UT方法搬至水下的复杂环境。一些在陆上看似简单得问题,在UWUT时都必须妥善解决。例如探头仪器的选择、测试、调节与灵敏度的设置问题,如何进行水下观察、记录与判断等问题。UWUT与陆上常规UT方法的基本原理是相同的,以脉冲反射法与共振法是主,脉冲反射法可用于水下探伤,也可用于测厚,数字显示共振法主要用于水下测厚。用该法进行检测时,必须从超声回波显示角度建立潜水员与陆上技术工作人员之间的联系,以帮助UWUT工作人员进行正确的判断。因此,UWUT通常采用水陆同步超声波检测系统。

 【水下超声检测仪器与探头】
 与所有的UWNDT设备一样,UWUT设备必须符合有关规范、标准(如ASME73-WA/OCT-18,BS4994等)需求。通常仪器制造商或业主都需经过有关船级社的形式认可或单一仪器/装置认可。
 (1)水密性与耐水压性尤其是沉浸于水下的主控制显示器,犹如一个压力容器,其耐压壳体与聚丙烯窗口,既要能在数十米水深条件下承受外部高压以防止在工作深度被挤毁,又能在水面环境下承受内部的超压力。
 (2)工作人员安全性所有的沉浸电器设备与装置,必须使潜水员尽可能地防止触电;一般说,通过潜水员身体的故障电流不得超过0.5mA(交流)或2mA(直流)的“感受度”。
 (3)技术性能通常,水下超声仪必须能应用脉冲反射技术与双探头技术,覆盖的最小频率范围是2-6MHz,在试验条件下,屏幕全幅值5%的回波能清晰地被探测。同时,能从正面看到直接描绘基准曲线的平坦屏幕,适用于纵波传感器,T/R传感器、45°,60°,70°与80°的斜探头。
 (4)环境适应性系统与部件必须适应其工作环境。
 (5)可操作性事儿吧通常被设计成少按钮且容易识别,便于操作与校准。每台UWUT设备都应有相应的操作手册(包括装备/仪器、应用范围限制条件以和影响该装备应用的设计准则的说明)与校准程序。将APIRPZXA级对比试块中1.6mmX1,6mmX38mm方槽反射的最大回波调整得到的DAC100%曲线定位基准灵敏度。灵敏度补偿量的确定通常考虑材质、曲率以和耦合等因素,一般取12dB。
 (6)综合校正每次探伤前后,都必须对探头的入射点,折射角和DAC曲线等进行校验。
 (7)耦合剂水下探测,海水是天然耦合剂。故所有在陆上进行的调节与测试,须采用海水耦合。
综上所述,可以得出无损检测技术在水下应用的范畴广泛,并且在水下能够发挥出非常重要的作用,特别是对于水压性容器这类紧密仪器的检测有着至关重要的作用
 

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