AUT校準(zhǔn)試塊的制作和質(zhì)量控制

陳 亮,張立艷

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452)

AUT校準(zhǔn)試塊的制作和質(zhì)量控制

陳 亮,張立艷

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452)

AUT校準(zhǔn)試塊作為AUT系統(tǒng)校準(zhǔn)的唯一標(biāo)定試塊，其加工質(zhì)量直接影響系統(tǒng)的可靠性。通過監(jiān)控AUT校準(zhǔn)試塊加工的每個(gè)環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確測量各反射體的加工精度及綜合效果，獲得了高質(zhì)量的AUT校準(zhǔn)試塊?？偨Y(jié)出了試塊加工的質(zhì)量控制方法，以為同行提供借鑒。

AUT；校準(zhǔn)試塊;質(zhì)量控制;反射體

目前，全自動(dòng)超聲波檢測技術(shù)(AUT)已廣泛應(yīng)用于海底管道環(huán)焊縫檢測。AUT檢測系統(tǒng)在進(jìn)行焊縫檢測前，需按標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)制作AUT校準(zhǔn)試塊。AUT校準(zhǔn)試塊作為整個(gè)系統(tǒng)的校準(zhǔn)及各通道靈敏度設(shè)置的唯一校準(zhǔn)試塊，其試塊用料、反射體設(shè)計(jì)及反射體加工質(zhì)量直接影響到AUT系統(tǒng)的可靠性、靈敏度及顯示評定的準(zhǔn)確性，對焊縫的質(zhì)量控制起著至關(guān)重要的作用。

筆者通過監(jiān)控AUT校準(zhǔn)試塊加工的每個(gè)環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確測量各反射體的加工精度及綜合效果，總結(jié)出了試塊加工的質(zhì)量控制方法。

圖1 試塊的典型焊縫分區(qū)示意

1 試塊設(shè)計(jì)方案

使用的AUT檢測系統(tǒng)采用分區(qū)掃查(典型分區(qū)見圖1)，焊縫分區(qū)將焊縫劃分為若干個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)的高度一般為1～3 mm，每個(gè)分區(qū)以焊縫中心線為界，分為上游、下游兩個(gè)通道(典型試塊反射體布置見圖2)，其檢測結(jié)果在帶狀圖上以相對應(yīng)的通道顯示出來(典型帶狀圖的顯示見圖3)。AUT校準(zhǔn)試塊的設(shè)計(jì)是根據(jù)焊縫分區(qū)，在每個(gè)分區(qū)設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的反射體[1]，反射體類型及尺寸參照靈敏度、檢出率及最小缺陷檢測能力的相關(guān)要求，通常采用平底孔及表面槽的形式。每個(gè)分區(qū)采用一組獨(dú)立的波束進(jìn)行檢測(典型通道檢測波束路徑見圖4)，以此達(dá)到AUT檢測快速、高效、缺陷定位準(zhǔn)確的要求。

2 試塊材料選取

選取規(guī)格為(外徑×壁厚)φ457 mm×19.1 mm的管料進(jìn)行加工。試塊用材料在項(xiàng)目用管上截取700 mm長，截取的管的壁厚應(yīng)達(dá)到管材制造公差要求。對試塊加工的管料進(jìn)行管料材質(zhì)證書，爐批號等信息的跟蹤，并進(jìn)行表面外觀檢測，超聲波0°縱波檢測及表面磁粉檢測，壁厚測量及材料的聲速測量，所有檢測出具相關(guān)檢驗(yàn)報(bào)告。

圖2 典型試塊反射體布置示意

圖3 試塊的典型帶狀圖顯示

3 反射體加工方法

對于不同的反射體類型，采用不同的加工方式。平底孔類型反射體，采用機(jī)加工方法完成;槽類型反射體采用電火花(EDM)方法完成，保證反射體加工的精度。

圖4 試塊的典型通道檢測波束路徑

4 反射體質(zhì)量控制

4.1 精度控制

依據(jù)批準(zhǔn)的AUT試塊設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)行所有反射體加工的精度測量。對于平底孔反射體，測量孔的深度，長度，角度，孔徑，直線度及端部的平直度。對于槽反射體，測量槽的深度，高度，寬度，長度及橫向位置。反射體加工精度測量采用覆膜方法，通過專業(yè)測量軟件對覆膜進(jìn)行相關(guān)尺寸測量，采用專用工具進(jìn)行反射體角度及位置的測量。

4.2 對稱性控制

在試塊組裝前，使用校驗(yàn)好的超聲波設(shè)備，對于可進(jìn)行超聲檢測的反射體進(jìn)行手動(dòng)超聲波檢測以驗(yàn)證上下游反射體的對稱性(測量數(shù)據(jù)見表1)，確保反射體反射回波信號偏差在2 dB范圍內(nèi)[1]，探頭步進(jìn)偏移偏差控制在1 mm之內(nèi)。

表1 組裝前反射體對稱性測量數(shù)據(jù)

由表1得知，試塊組裝前，上下游反射體增益偏差最大為0.5 dB，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)[1]規(guī)定的2 dB要求。

另外，需注意平底孔反射體在整體裝配前應(yīng)進(jìn)行端部保護(hù)，以防止水、油等異物進(jìn)入，影響系統(tǒng)校驗(yàn)靈敏度。

4.3 試塊裝配尺寸控制

試塊裝配完成后，需對其進(jìn)行圓度測量，反射體加工區(qū)域與管體其他區(qū)域應(yīng)在同一個(gè)圓度上，精度應(yīng)不影響探頭的移動(dòng)。

5 試塊綜合性能驗(yàn)證

使用設(shè)置完成的AUT系統(tǒng)對裝配好的試塊進(jìn)行綜合性能測試。測試過程中，上下通道采用相同的檢測角度、聚焦法則、第一晶片位置及晶片數(shù)量，分別測量上下游反射體的回波增益，其差值應(yīng)小于2 dB，相鄰反射體相互無影響，相鄰?fù)ǖ啦ㄊ柽_(dá)到5%～40%[1]的波束覆蓋，上下游探頭至中心線偏差不超過1 mm，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5。

由表5得知，試塊加工完成后，所有通道AUT檢測增益偏差最大為1.5 dB，滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2 dB要求[1]。

通過全面有效的質(zhì)量監(jiān)控，加工試塊的所有反射體均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，能保證AUT系統(tǒng)檢測的可靠性及缺陷評定的準(zhǔn)確性，達(dá)到了工程使用要求。

表2 AUT綜合測試數(shù)據(jù)

6 結(jié)語

依托工程實(shí)例，使用合適測量方法，保證了AUT校準(zhǔn)試塊的加工準(zhǔn)確性，很好地滿足了AUT現(xiàn)場應(yīng)用的要求，得出了各反射體的測量方法及過程質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)，為獲得合格的AUT校準(zhǔn)試塊提供了可靠的質(zhì)量控制指導(dǎo)。

[1] DNV-OS-F101(2013) 海底管線系統(tǒng)[S].

The Manufacture and Quality Control of AUT Calibration Block

CHEN Liang, ZHANG Li-yan

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

As the only AUT system calibration block, the quality of the block directly influences the reliability of the system performance. This article is to show how a high quality of AUT calibration block is completed by monitoring each step of AUT calibration block manufacture and by accurately measuring the reflectors size and its comprehensive effect. The quality control method of the block manufacture is summarized, providing a good reference for the peer.

AUT; Calibration block; Quality control; Reflector

2016-05-25

陳 亮(1983-)，男，高級工程師，主要從事無損檢測技術(shù)研究及應(yīng)用工作。

陳 亮，E-mail: chenliang@mail.cooec.com.cn。

10.11973/wsjc201702016

TG115.28

A

1000-6656(2017)02-0064-03