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摘要：分析了海洋平臺導(dǎo)管架安裝過程中涉及的鋼樁焊縫在高溫狀態(tài)下的超聲波檢驗性能，通過實驗總結(jié)出現(xiàn)場檢驗用的補(bǔ)償措施。

關(guān)鍵詞：海洋平臺；高溫；超聲波檢測

海洋平臺導(dǎo)管架安裝一般有單根鋼樁和多個鋼樁（即裙樁）固定兩種方式，受預(yù)制、船舶運輸和打樁條件等因素的制約，一根鋼樁往往分成3～4段制作，每段長約40m左右。海上安裝時需要逐一分段接樁后再進(jìn)行打樁作業(yè)，而打樁作業(yè)最忌諱的便是中間停錘，停錘時間越長風(fēng)險越大，最直接的表現(xiàn)為地層拒錘。由此接樁作業(yè)的時間便顯得尤為重要，而焊縫超聲波檢驗作為接樁作業(yè)的最后一環(huán)也是最重要一環(huán)，關(guān)注度可想而知。本文根據(jù)作業(yè)需要，分析了高溫狀態(tài)下超聲波檢測的技術(shù)特點，綜合考慮高溫狀態(tài)下超聲波的傳播速度、路徑和衰減對超聲波檢測定位定量的影響，通過試驗最終形成一套方便檢驗人員現(xiàn)場應(yīng)用的補(bǔ)償措施。

1技術(shù)難點

目前，傳統(tǒng)的手工超聲波檢驗都是在常溫條件下進(jìn)行。而要將其用于高溫狀態(tài)下的鋼樁焊縫檢測，就必須考慮高溫狀態(tài)下現(xiàn)用的超聲波探頭和耦合劑是否滿足需求，以及由于焊接母材金屬結(jié)構(gòu)、介質(zhì)密度發(fā)生變化引起的超聲波的衰減系數(shù)、傳播速度和折射角度的變化。

2實驗準(zhǔn)備

2．1超聲波設(shè)備與探頭

超聲波探傷儀選用GEUSMGo，dB步進(jìn)最小為0．2dB。考慮到檢驗時工件溫度高于室溫，選用德國KK超聲波探頭MWB70－4、MWB60－4、MWB45－4和MB4S，這類探頭工作溫度為－20℃～60℃，瞬時工作溫度（約5s左右）最高可達(dá)150℃。

2．2耦合劑

區(qū)別于常溫檢測，高溫狀態(tài)下常用的水、甘油和化學(xué)漿糊已經(jīng)不能滿足耦合要求，本研究選用了燃點在200℃左右、價格較經(jīng)濟(jì)實惠的機(jī)油。

2．3高低溫實驗箱

為了滿足試驗需求，筆者使用具有保溫功能的站立式高低溫實驗箱，詳細(xì)參數(shù)如下：溫度范圍－20～150℃，在該溫度范圍內(nèi)隨意調(diào)換溫度值，并能保持設(shè)定溫度值在試驗時間內(nèi)不變；溫度波動度±0．5℃；溫度均勻度±2℃；溫度速率0．7℃／min～1℃／min。

2．4工件及試塊

海洋結(jié)構(gòu)導(dǎo)管架鋼樁的材質(zhì)為普通低碳鋼，厚度為50mm，焊縫形式有環(huán)縫和縱縫兩種形式。對比試塊選用API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范推薦的T50．8mmA級對比試塊，標(biāo)準(zhǔn)試塊采用IIW試塊。

3試驗實施

考慮到作業(yè)現(xiàn)場實際應(yīng)用情況，本研究將試驗溫度選定在20℃～80℃范圍。3．1工件焊后溫度、聲速特性變化規(guī)律根據(jù)反射、折射定律如下：CL1sinα＝CS2sinβ＝CS2′sinβ′（1）式中α—探頭入射角；β—室溫20℃斜探頭折射角；β′—某一溫度時斜探頭折射角；CL1—有機(jī)玻璃中縱波聲速；CS2—常溫時鋼中橫波聲速；CS2′—某一溫度時鋼中橫波聲速。因此：CS2′＝CS2（sinβ′／sinβ）＝CS2（sin（arcos（d／S））／sinβ）（2）式中S—設(shè)備測出的聲程；d—橫通孔深度。 3．2不同溫度下回波dB值變化規(guī)律常溫（20℃）條件下用60°橫波斜探頭一次直射波掃描對比試塊1．6mm橫通孔，將最高波調(diào)整至80％后記下靈敏度dB值。然后用高低溫實驗箱將試塊加熱到80℃再使其自然冷卻，用同樣的方法測得冷卻過程中的靈敏度dB值。

4結(jié)論

（1）普通低碳鋼在高溫狀態(tài)下超聲波探傷時不同溫度條件下聲速和橫波折射角都是不一樣的，其中40℃以下聲速和折射角變化不大，超過40℃時折射角和聲速會隨溫度的升高逐漸增大，在檢驗過程中要根據(jù)工件溫度適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)設(shè)備對應(yīng)參數(shù)。

（2）不同溫度條件下超聲波衰減有所變化，以海洋平臺常用厚度為50mm的鋼樁為例，隨著溫度的逐漸升高，靈敏度補(bǔ)償會隨之增加，80℃時焊縫靈敏度補(bǔ)償比常溫狀態(tài)高出2．2dB。

參考文獻(xiàn)：

［1］關(guān)衛(wèi)和，王樂勤，閻長周，等．壓力容器與管道高溫超聲檢測中的衰減［J］．壓力容器，2004，21（5）：12－14．

［2］中國船級社．超聲波檢測技術(shù)（Ⅱ級）．北京：人民交通出版社.2010.

作者:賈劉仁 單位:海洋石油工程股份有限公司