摘要：在管道环焊缝过程中，其超声检测技术是一项非常重要的技术。随着我国工业产业规模的不断扩大，长输管道的使用服务功能正在逐渐完善，为相关行业生产效率的提高带来了重要的保障作用。结合现阶段长输管道监督检查的实际发展状况，可知其中依然存在着一定的问题，影响了长输管道的焊接质量，需要采取必要的措施及时地处理这些问题，避免长输管道使用中出现焊缝缺陷现象。基于此，本文将对长输管道焊缝无损检测监督要点进行必要地探讨，本文针对超声检测的相关技术和设计进行了分析。
关键词：管道环焊缝；超声检测；系统设计
1 前言
全自动超声波检测技术（AUT）是一项在超声波检测技术（UT）的基础上研发的焊缝质量无损检测技术，具有检测灵敏度高、速度快、对焊缝缺欠定位和定量准确等优点，在工业管道的焊缝质量检测中得到了应用和推广，提高了检测质量和工效，降低检测作业强度。
2 检测工艺原理
根据超声波相控阵声聚焦和焊缝分区扫查原理进行管道焊缝的检测设置，检测前测量管道的超声波声速、对管道表面进行处理、画检测参考线和标识，通过校准试块校验系统稳定性和校准检测灵敏度，在管道焊缝的2-3点位安装扫查器道接头，在管道焊缝的正上方安装扫查器，进行管道表面耦合，通过焊缝分区扫查形成AUT扫查图，再根据A扫描、B扫描和TOFD扫描图谱综合评价焊缝质量。
3 半自动焊与全自动焊经济性对比
管道焊接施工成本主要由设备费、材料费及人工费组成。相比半自动焊，全自动焊虽然设备资源一次性投入较大，但焊接效率较高。一般情况，单焊炬全自动焊和半自动焊相比，焊接效率可提高30％以上。对于管径大于813mm的管道，采用内根焊全自动焊的根焊效率比单焊炬全自动焊可提高30％~40％；若采用双焊炬全自动焊进行热焊与填充焊，其效率与单焊炬全自动焊相比，还可提高50％以上。以西气东输二线管道工程1219mm×18.4mm的X80管道为例，统计分析半自动焊与全自动焊机组的施工成本与焊接工效，并对两个机组焊接成本与焊接工程量之间的关系进行分析。
3.1 经济性对比
3.1.1 机组设备与人员构成
半自动焊机组的设备与人员基本配置：吊管机3台，空压机1台，挖掘机1台，内对口器1台，焊车9台，焊接电源22台，送丝机18台，机组人员34人。全自动焊机组（内焊机+双炬外焊机）的基本设备配置与半自动焊机组相比，需要增加坡口机2台、内焊机2台、外焊机14台、吊管机1台、防风棚9台、机组人员12人，减少内对口器1台。
3.1.2 焊接效率
在西气东输二线管道工程的浅丘与平原地段，平均每公里管道约85道焊口，按照每天工作12h，每月23个工作日计算，一个半自动焊机组平均日焊接工作量为26道焊口，每月可完成7.03km；一个全自动焊机组平均日焊接工作量为67道焊口，每月可完成18.13km。
3.1.3 焊工培训
半自动焊的焊工培训周期较短，具有一定焊接基础的人员平均培训周期为21天，培训合格人员基本具备从根焊到盖面焊的全焊层操作技能，且能够掌握焊接设备使用的基本知识。全自动焊的焊工培训是以机组为单位进行的，培训周期相对较长，具有一定焊接基础的人员平均培训周期为60天，培训合格人员一般仅具有相应焊层的操作技能。另外，全自动焊还需要培训参数调节的技术人员和设备维护工人。
3.1.4 单焊口施工成本
通过现场调研半自动焊机组与全自动焊机组设备、人工及消耗材料费用情况，计算得到每道焊口所需的设备、人工及消耗材料费用。（1）半自动焊机组：国内一个标准半自动焊机组的设备台班费用约为2.0×104元/d，分摊每道焊口费用为769元；机组人员费用约为1.1×104元/d，分摊每道焊口费用为423元；单口耗材费用约为650元。（2）全自动焊机组：选用进口CRC自动焊设备的一个自动焊机组设备台班费用约为5.4×104元/d，分摊每道焊口费用为805元；机组人员费用约为1.6×104元/d，分摊每道焊口费用为238元；单口耗材费用约为1000元。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆与半自动焊机组相比，全自动焊机组设备与人工费用一次性投入大，其中设备日台班费用为半自动焊机组的2.7倍，但是全自动焊机组工效高，因此分摊到单焊口成本两者仅相差5％。
4 全自动焊缝自动超声波检测技术的可靠性
GB50369-2014《油气长输管道工程施工及验收规范》规定：管道环焊缝全自动焊焊接接头宜采用100％自动超声波检测（AUT），并进行射线检测（RT）复验。由于AUT与RT两种检测方式对不同类型缺陷的检测灵敏度和相同类型缺陷的评判准则不同，使得两种检测结果存在矛盾，影响全自动焊接技术在我国管道施工中的应用。
4.1 AUT与RT检测的评判争议
与RT相比，AUT具有对线型缺陷尤其是未熔合缺陷检测率高、检测速度快、缺陷定位准确、检测结果实时获取的优势，能够实现焊接机组对全自动焊接质量的过程控制。但是，在国家质检总局无损检测资质核准内容中却没有AUT项目，国内也没有相应权威机构可以对AUT工艺进行认证。因此，在GB50369-2014中加入了用RT的检测结果对AUT评判结果认证的内容。如果RT的检测结果与AUT的检测结果一致，说明AUT执行的操作工艺可信，可以用于现场检测。但是，由于这两种检测方法机理不同，评判标准不一致，常常造成检测单位不能准确评判焊缝质量的结果。AUT依照GB/T50818-2013《石油天然气管道工程全自动超声波检测技术规范》对焊接接头内部线型缺欠进行检测，检测内容还包括缺欠高度。
4.2 AUT可靠性研究及成果试用
4.2.1 AUT可靠性研究
国内无损检测技术可靠性研究在理论和实际应用方面仍处于起步阶段，尚未形成具有自主知识产权的无损检测可靠性技术体系，缺少相应的认证和评定程序。要推行管道全自动焊技术，应该针对管道自动焊的AUT技术可靠性开展研究工作，建立质量体系并制定程序文件。通过对陆地长输管道AUT技术可靠性、工艺评定及其质量体系建立的研究获得以下成果：（1）AUT的缺欠检出率高于RT。试验设计人工缺点263处，AUT检出255处，缺欠检出率为96.96％；RT检出187处，缺欠检出率为71.1％。（2）AUT的检测灵敏度略高于RT。AUT发现的最小缺欠（高度）尺寸小于RT发现的最小缺欠，RT对热焊和根部的未熔合类型（或高度小于0.5mm）缺欠检出率较低。（3）AUT能够对缺欠深度进行较为精确的定位，RT则不能，只能依靠经验判断，误判的可能性较大。（4）AUT（A扫描通道）对气孔（条孔、密集气孔）不敏感，检出率低，但通过体积通道和TOFD通道的补充检测，也可以检测到气孔等体积型缺欠。综合可靠性指标、切片对比结果，针对陆地长输管道全自动焊焊缝，AUT检测结果的检出率和可靠性要远高于RT。AUT技术对于全自动焊焊口，不存在缺欠漏检，可检出的最小缺欠尺寸也小于RT，且AUT比RT多了一个缺欠高度的验收指标，在质量保证方面更加全面、科学。因此，AUT能够代替RT对陆地长输管道全自动焊焊缝进行检测。
4.2.2 AUT可靠性研究成果试用
管道建设业主依据AUT技术可靠性研究成果制定《长输管道AUT工艺检测能力评价方法》，向有意向参与AUT能力检测评价的18家检测单位发出邀请，对参加的检测单位进行开放测评与能力评价。采取打分制评价检测单位的AUT检测能力，总分为100分，其中重复性和轨道偏移测试占30分，可靠性测试占70分，总分70分为合格。测评过程聘请中国船级社进行现场见证。统计AUT能力测试中重复性和轨道偏移测试的评分，超过18分（该项分值的60％）的有12家；可靠性测试评分超过42分（该项分值的60％）的有9家。
5 结束语
通过对AUT技术可靠性的研究与运用，AUT技术能够满足全自动焊焊缝质量检验要求，能够代替RT对陆地长输管道全自动焊焊缝进行检测。下一步可以依据“AUT可靠性研究”成果，对GB/T50369-2014中关于“管道环焊缝自动焊焊接接头宜采用100％自动超声波检测，并进行射线检测复验”的条款进行修改，取消RT复验要求。
参考文献
[1]薛岩,周广言,李佳,等.油气管道环焊缝自动超声检测与射线检测方法对比[J].无损检测,2016,38(11):45-48.
[2]石欢.薄壁管道环焊缝的超声相控阵检测方法研究[J].水能经济,2015(3):70-71.
[3]程军,尹俊.油气输送管道环焊缝的超声波检测技术研究[J].商品与质量,2015(36).
论文作者:王洋,杨柏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：管道论文; 全自动论文; 缺欠论文; 焊机论文; 可靠性论文; 检出论文; 费用论文; 《基层建设》2017年第14期论文;