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摘要：在油田采集管道中，套管和油管是重要的组成部分，这两个部分的管道是否出现损伤，直接影响着石油的采集效率，如果出现裂缝或者大的损伤，就会造成石油泄露，对于提升石油采集效率、提升生产效益会产生不利影响。套管和油管的及时探伤很有必要，有助于及时发现管道损伤问题，及时修补，防止石油泄露。在石油套管以及油管的管道探伤中，常用的方法有管道环焊缝射线探伤、超声波探伤、外部扫查探伤等技术方法，其中的超声波探伤方式在石油管道损伤中的有效探知发挥的作用十分显著，对于提升管道检修工作效率意义重大。本文就套管和油管的超声波探伤方式进行研究，探究套管以及油管的超声波探伤技术方法。
关键词：石油管道；套管；油管；超声探伤
1套管和油管超声探伤技术研究
在石油管道的套管和油管的检修中使用超声探伤技术，其主要技术原理是根据超声波传播中会抽选反射以及折射现象，达到探伤目的。在超声波传播到管道的表面位置上时，就会出现套管表层的超声波反射以及折射现象，而超声波的这种反射和折射规律实际上与光的反射和折射现象规律基本相同。而超声波在折射到管道内部的情况下，就会出现超声波在顾电脑内部来回反复反射的现象。这是对于好的管道的超声波现象反映，而对于有损伤或者裂纹的管道，在利用超声波进行折射的过程中，这些损伤部位往往会出现新的波源，这些部位反射的超声波会被超声波接收探头接收。在完好无损的管道内部，超声波探头是接收不到这种反射波的。因此，采用超声波探伤对于套管及油管进行探测，只需要根据探测后的探头接收反射波的情况，就可以有效判断管道内部的损伤情况。还可以根据探头接收的反射波的情况，对于损伤部位以及损伤的严重程度等进行有效分析。在利用超声波进行套管和油管的探伤中，一般用到的探测方法按照方向不同分为横向超声波探伤技术、纵向超声波探伤技术、接触式超声波探伤技术以及水浸法探测技术。
其中，横向探伤的技术应用的主要目的是为了了解套管和油管的内部损伤程度，使用这种方法进行管道探伤，只需要将超声波探头对准管道中心位置，在管道上部以一定的角度，就可以用探头向管道表面发送超声波，超声波发射后在管道内壁中来回反射，根据探头接收的各个点的反射波的强度进行分析，就能得出管道内部的损伤程度。
而纵向超声波探伤技术主要目标是对于管道内部的圆周方向管道损伤进行探测，使用这种方法进行探伤时，只要在管道的圆周截面上，让探头与截面呈现一定的角度，发射超声波，此时的超声波会在管道截面方向上进行反射，因为截面形状影响，探头发射的超声波会被探头接收一部分，更多的是入射到管道内部。
接触式超声波管道探伤技术是指通过将探头和管道直接接触，确保管道与探头的有效衔接，达到对于管道损伤的有效探测目标。使用这种方法进行管道损伤探测，一般需要确保在探头的设计中将探头和管道有效的连接起来，达到接触要求，这需要根据管道的曲率半径对于相应的探头进行针对性的设计，这样才能让探头和管道表面完美的切合，此外，还需要在连接处进行超生波耦合剂的涂抹，使用这种超声波探伤技术的优势比较明显，能够有效降低超声波的能量损失，可以适用于更大范围的检测工作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不过，这种方法在探测时，会因为认为操作方式的影响，导致超声波入射套管的方式出现很大的差异，导致管道内部超声波的波形混杂，这会导致探测精度的降低。这种情况下，管道半径越小，出现探测精度的误差可能越大，因此，这种超声波探伤技术一般更多的应用于管径较大的套管以及油管探伤中。
水浸法探测技术需要将管道和探头直接进行对接，而是借助水的作用，形成两者之间的耦合，实施这种探测技术时，需要将管道浸入水中，能够对探头起到保护作用，这种方法下，可以借助大功率探头，还能实现管道的自动超声波探伤操作，能够提升探伤效率，缩减探测时间，且这种探测方式的使用成本更低，所以这种超声波探伤技术在管道探伤中的中应用更加普遍。当然，这种方法应用也存在一定的问题，因为在水中的探测往往会造成超声波出现一定的损耗，真正达到管道的超声波能量不是很多，因此能够检测范围也相对较小，要想实现对于管道的全面检测，还需要不停的旋转管道，借助相关的机械设备的辅助，达到连续的探测效果，提升管道的使用效率。
2超声波探伤技术对于不同管道问题的探测分析
2.1针对套管和油管气孔问题的探测
单个气孔回波高度低，波形为单峰，较稳定。从各个方向探测，反射波大体相同，但稍一动探头就消失，密集气孔会出现一簇反射波，波高随气孔大小而不同，当探头作定点转动时，会出现此起彼落的现象。产生这类缺陷的原因主要是焊材未按规定温度干，焊条药皮变质脱落、焊芯锈蚀，焊丝清理不干净，手工焊时电流过大，电弧过长等。防止这类缺陷防止的措施有：不使用药皮开裂、剥落、变质及焊芯锈蚀的焊条，生锈的焊丝必须除锈后才能使用。所用焊接材料应按规定温度烘干，坡口及其两侧清理干净，并要选用合适的焊接电流、电弧电压和焊接速度等。
2.2对于套管和油管夹渣问题的探测
在使用超声波探伤技术对于套管和油管的损伤进行探测的过程中，如果探头接收到的反射波呈现点状夹渣回波信号，且呈现点状气孔类似的状态，表明管道内存在夹渣问题。这是因为存在夹渣的管道中能够的超声波反射和折射时，信号一般会呈现锯齿状，且反射波的波幅存在很大的欺负，波形更多的是类似树枝状，在主峰周围还会有很多小峰，探头平移时波幅会发生一定的变化，且这种方法在不同方位的探测中呈现的波幅也存在一定差异。出现这种问题的原因有很多，主要包括焊接电流不足、焊接速度太快、导致熔渣不能及时浮起，在焊接的周围清理工作中没有做好细致的清理工作，还有焊接的金属和实际管道金属材料存在一定的不相容情况，针对这种问题，往往可以通过选择恰当的焊接电流进行改善，做好焊接中的边缘清理工作，及时清除焊渣，且要控制好焊接速度，不能急于求成。
2.3对于套管和油管未焊透问题的探测
在套管和油管的超声波探伤技术应用中，还存在未焊透的管道损伤问题，这类问题的探测中，超声波反射波往往反射率更高，波幅也更大更宽，波峰较多，在探头平移的过程中不会导致波幅的变化，波幅相对稳定，焊缝两端的探伤波幅大致相同，产生这种问题的原因主要是因为波口纯边间隙小，焊接时电流不足以及速度要快，坡口角度小，运条角度不对以及电弧偏吹等。对吃，可以采用有效的坡口形式进行焊接，做好间隙处理。
2.4对于套管和油管裂纹问题的探测
超声波探伤中遇到裂纹问题时的反射波往往波也更大更宽，波峰较多，在探头平移的过程中也会导致波幅的不断变化，转动探头们还会出现波峰的上下错动问题。这是因为焊接时熔池的冷却速度很快，造成偏析，焊缝受热不均匀产生拉应力。因此，应该在管道焊接过程中，限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量，提高焊条或焊剂的碱度，降低杂质含量，优化焊接结构，把握有效的焊接流程，控制焊接自由收缩度等实现问题的有效应对。
结论：超声波探伤技术在套管和油管的检测中应用，能够有效分析管道内部的损伤部位和损伤问题，有助于进一步完善检修措施，提升管理管理效率，减少管道故障，提升石油采集效率，需要在技术应用中进一步加强研究和分析，提升技术应用水平。
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论文作者:荀家钰
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/29
标签：超声波论文; 管道论文; 油管论文; 套管论文; 反射论文; 损伤论文; 技术论文; 《防护工程》2019年第1期论文;