双金属复合管管端堆焊层无损探伤方法

摘要

本发明公开了一种双金属复合管管端堆焊层无损探伤方法，包括步骤：一、确定采用周向射线探伤仪进行周向射线探伤时的探伤参数；步骤二、采用超声波探伤仪进行堆焊层与基层之间的层状缺陷检测；步骤三、采用周向射线探伤仪进行堆焊层区域的裂纹、气孔、未熔合和夹杂缺陷检测。本发明的方法步骤简单，设计新颖合理，实现方便，提高了堆焊层中缺陷的检出率，避免了无损探伤盲区，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

说明书

技术领域

本发明属于无损探伤技术领域，具体涉及一种双金属复合管管端堆焊层无损探伤方法。

背景技术

目前油气田开发项目中由于输送的石油、天然气内含较多腐蚀性介质，普通碳钢管无法满足防腐蚀性能要求，普通碳钢加缓蚀剂只是减缓了管道腐蚀的速率，纯不锈钢管因为造价过高无法大规模的推广。在这一背景下，双金属复合管凭借其结构特点在油气田上迅速得到推广，拥有广阔的市场前景。2012年以前国内双金属复合管端部均为封焊形式，其在具有快捷高效、低成本优点的同时，易开裂易焊漏等缺点也显现出来，为此在施工成本高、质量要求高的油气田项目中，管端堆焊形式的双金属复合管成为首选，此时每个管端堆焊层的质量都关乎整条运输管线的使用寿命，也关系着对接焊施工的质量和进度，然而现有的双金属复合管管端堆焊层无损探伤方法对堆焊层的探伤具有盲区。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种双金属复合管管端堆焊层无损探伤方法，其方法步骤简单，设计新颖合理，实现方便，综合提高了堆焊层中缺陷的检出率，避免了无损探伤盲区，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种双金属复合管管端堆焊层无损探伤方法，所述双金属复合管管端堆焊层的长度为10mm以上，所述双金属复合管管端堆焊层的坡口加工为V字型或J字型，所述双金属复合管管端堆焊层的钝边长度为0～3.5mm，所述双金属复合管管端堆焊层的钝边厚度为1.5mm～3.0mm，所述双金属复合管管端堆焊层的坡口角度为5°～35°；其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、确定采用周向射线探伤仪进行周向射线探伤时的探伤参数，具体过程为：

步骤101、确定不带坡口和钝边的堆焊层的探伤参数：

步骤1011、测量双金属复合管的壁厚T，并根据双金属复合管的曝光曲线给出不带坡口和钝边的堆焊层的探伤参数，所述不带坡口和钝边的堆焊层的探伤参数包括管电压、管电流和透照时间；

步骤1012、测量双金属复合管管端堆焊层不带坡口和钝边的长度L，根据公式l＝(F-T)·tanθ计算得到一次透照长度l，并根据公式计算得到透照次数n；其中，F为周向射线探伤仪焦点到胶片的距离，θ为周向射线探伤允许的最大扩散角且K为根据NB/T47013标准查的的周向射线探伤的透照厚度比；

步骤102、确定堆焊层钝边的探伤参数：

步骤1021、测量双金属复合管管端堆焊层的钝边厚度d，并根据双金属复合管的曝光曲线给出堆焊层钝边的探伤参数，所述堆焊层钝边的探伤参数包括管电压、管电流和透照时间；

步骤1022、测量双金属复合管的外径D，并根据公式确定出周向射线探伤仪放置时沿双金属复合管轴线方向向内距管口的水平距离S，其中，β为周向射线探伤仪放置时射线源中心到管口边缘的连线与垂直于管轴线平面之间的夹角；

步骤103、确定堆焊层坡口的探伤参数：

步骤1031、首先，测量双金属复合管管端堆焊层的坡口厚度c，并根据双金属复合管的曝光曲线给出不带坡口和钝边的堆焊层的探伤参数，所述不带坡口和钝边的堆焊层的探伤参数包括管电压、管电流和透照时间；然后，将根据双金属复合管的曝光曲线给出的透照时间缩短10s；

步骤1032、测量双金属复合管管端堆焊层的坡口角度α，将坡口探伤角度确定为与坡口角度α相等；

步骤1033、测量双金属复合管管端堆焊层的钝边长度b，并根据公式确定出周向射线探伤仪放置时沿双金属复合管轴线方向向外距管口的水平距离s；

步骤二、采用超声波探伤仪进行堆焊层与基层之间的层状缺陷检测；

步骤三、采用周向射线探伤仪进行堆焊层区域的裂纹、气孔、未熔合和夹杂缺陷检测，具体过程为：

步骤301、根据步骤101中确定出的不带坡口和钝边的堆焊层的探伤参数对不带坡口和钝边的堆焊层区域的裂纹、气孔、未熔合和夹杂缺陷进行检测；

步骤302、根据步骤102中确定出的堆焊层钝边的探伤参数对堆焊层钝边区域的裂纹、气孔、未熔合和夹杂缺陷进行检测；

步骤303、根据步骤103中确定出的堆焊层坡口的探伤参数对堆焊层坡口区域的裂纹、气孔、未熔合和夹杂缺陷进行检测。

上述的双金属复合管管端堆焊层无损探伤方法，其特征在于：步骤1022中所述β的取值为6°～10°。

上述的双金属复合管管端堆焊层无损探伤方法，其特征在于：步骤302中在双金属复合管管端堆焊层上加装与射线源尺寸相同的铜环后再根据步骤102中确定出的堆焊层钝边的探伤参数对堆焊层钝边与基层之间的层状缺陷进行检测。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的方法步骤简单，设计新颖合理，实现方便。

2、本发明采用了超声波探伤和射线探伤结合的方式进行无损检测，结合了各探伤方式的优点，综合提高了堆焊层中缺陷的检出率。

3、堆焊层坡口和堆焊层钝边为常规无损检测工艺的盲区，而其质量将直接影响到对接焊的效率和质量，本发明根据坡口形式将堆焊层分割为三个部分进行射线检测，分别为堆焊层(不带坡口和钝边)、堆焊层坡口、堆焊层钝边，三个部分之间根据不同的探伤目的，采用不同的射线布置，避免了无损探伤盲区。

4、本发明对于不同的检测部位，根据不同的透照厚度选择了合适的透照能量，对于坡口和钝边部分的堆焊层适当提高了电压，减小了透照时间，减少了散射线的影响。

5、本发明按照探伤方式本身的特点进行不同类型的缺陷检测，所完成的射线探伤结果，每次探伤所关注的区域在底片上黑度和灵敏度均能达到NB/T 47013-2015标准要求，探伤的有效区域能完整覆盖包括钝边和坡口的整个堆焊层。

6、本发明的推广使用，能够有效提高管端堆焊质量，提高双金属复合管的对接焊一次合格率，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本发明的方法步骤简单，设计新颖合理，实现方便，综合提高了堆焊层中缺陷的检出率，避免了无损探伤盲区，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的方法流程框图。

图2为本发明实验一中双金属复合管的结构示意图。

图3为本发明实验二中双金属复合管的结构示意图。

图4为本发明实验三中双金属复合管的结构示意图。

图5为本发明实验四中双金属复合管的结构示意图。

附图标记说明:

1—基层； 2—堆焊层；

具体实施方式

本发明的双金属复合管管端堆焊层无损探伤方法，所述双金属复合管管端堆焊层1的长度为10mm以上，所述双金属复合管管端堆焊层1的坡口加工为V字型或J字型，所述双金属复合管管端堆焊层1的钝边长度为0～3.5mm，所述双金属复合管管端堆焊层1的钝边厚度为1.5mm～3.0mm，所述双金属复合管管端堆焊层1的坡口角度为5°～35°；如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤一、确定采用周向射线探伤仪进行周向射线探伤时的探伤参数，具体过程为：

步骤101、确定不带坡口和钝边的堆焊层1的探伤参数：

步骤1011、测量双金属复合管的壁厚T，并根据双金属复合管的曝光曲线给出不带坡口和钝边的堆焊层1的探伤参数，所述不带坡口和钝边的堆焊层1的探伤参数包括管电压、管电流和透照时间；

步骤1012、测量双金属复合管管端堆焊层1不带坡口和钝边的长度L，根据公式l＝(F-T)·tanθ计算得到一次透照长度l，并根据公式计算得到透照次数n；其中，F为周向射线探伤仪焦点到胶片的距离，θ为周向射线探伤允许的最大扩散角且K为根据NB/T47013标准查的的周向射线探伤的透照厚度比；

步骤102、确定堆焊层1钝边的探伤参数：

步骤1021、测量双金属复合管管端堆焊层1的钝边厚度d，并根据双金属复合管的曝光曲线给出堆焊层1钝边的探伤参数，所述堆焊层1钝边的探伤参数包括管电压、管电流和透照时间；

步骤1022、测量双金属复合管的外径D，并根据公式确定出周向射线探伤仪放置时沿双金属复合管轴线方向向内距管口的水平距离S，其中，β为周向射线探伤仪放置时射线源中心到管口边缘的连线与垂直于管轴线平面之间的夹角；

步骤103、确定堆焊层1坡口的探伤参数：

步骤1031、首先，测量双金属复合管管端堆焊层1的坡口厚度c，并根据双金属复合管的曝光曲线给出不带坡口和钝边的堆焊层1的探伤参数，所述不带坡口和钝边的堆焊层1的探伤参数包括管电压、管电流和透照时间；然后，将根据双金属复合管的曝光曲线给出的透照时间缩短10s；

步骤1032、测量双金属复合管管端堆焊层1的坡口角度α，将坡口探伤角度确定为与坡口角度α相等；将坡口探伤角度确定为与坡口角度相等，能够减少坡口急剧变化的厚度差的影响；

步骤1033、测量双金属复合管管端堆焊层1的钝边长度b，并根据公式确定出周向射线探伤仪放置时沿双金属复合管轴线方向向外距管口的水平距离s；

步骤二、采用超声波探伤仪进行堆焊层1与基层2之间的层状缺陷检测；这里采用现有技术中超声波探伤的方法，能够对堆焊层1除坡口盲区外的区域进行纵波直探，能够检测出堆焊层1与基层2之间的层间未熔和分层缺陷；

步骤三、采用周向射线探伤仪进行堆焊层1区域的裂纹、气孔、未熔合和夹杂缺陷检测，具体过程为：

步骤301、根据步骤101中确定出的不带坡口和钝边的堆焊层1的探伤参数对不带坡口和钝边的堆焊层1区域的裂纹、气孔、未熔合和夹杂缺陷进行检测；这里采用常规射线探伤方法进行垂直透照，按照NB/T47013标准要求的透照厚度比来选择透照次数，能够保证检测覆盖堆焊层1不带坡口和钝边的部分；

步骤302、根据步骤102中确定出的堆焊层1钝边的探伤参数对堆焊层1钝边区域的裂纹、气孔、未熔合和夹杂缺陷进行检测；堆焊层1钝边部分的透照厚度较薄，且位于管口边缘，垂直透照时边蚀效应比较严重，因此将射线源放置在管口向内一定距离的位置上，既可以减少散射线造成的边蚀效应，同时也使透照厚度比不至于过大，还可以扩大检测范围与坡口部分的检测有一定的重叠量；

步骤303、根据步骤103中确定出的堆焊层1坡口的探伤参数对堆焊层1坡口区域的裂纹、气孔、未熔合和夹杂缺陷进行检测。为了解决坡口处透照厚度变化过大，造成坡口处在底片上黑度过大的问题，步骤103中根据坡口的角度和双金属复合管的外径D来确定射线源的位置，使射线源位于坡口延长线与管轴线的交点处，来解决垂直透照时透照厚度比过大的问题，使检测区域的透照厚度比达到标准要求，同时底片上的有效评定区的黑度变化也在标准要求范围内。

本实施例中，步骤1022中所述β的取值为6°～10°。优选地，步骤1022中所述β的取值为8°。

本实施例中，步骤302中在双金属复合管管端堆焊层1上加装与射线源尺寸相同的铜环后再根据步骤102中确定出的堆焊层1钝边的探伤参数对堆焊层1钝边与基层2之间的层状缺陷进行检测。堆焊层1钝边部分的透照厚度较薄，且位于管口边缘，垂直透照时边蚀效应比较严重，通过加装与射线源尺寸相同的铜环，能够滤掉低能量的无用射线,减少了“边蚀”效应。

为了验证本发明的使用效果，进行了如下的实验：

实验一、如图2所示，所述双金属复合管为Φ219双金属复合管，管端采用堆焊形式，堆焊层1的长度为100mm，N00625耐蚀层和X65碳钢层以焊接冶金形式结合；坡口加工为J字型，钝边长度为2mm，钝边厚度为2mm，坡口角度为6°。

步骤1011中测量出的双金属复合管的壁厚T为14mm，给出不带坡口和钝边的堆焊层1的探伤参数为：管电压150kV，管电流5mA，透照时间35s；

步骤1012中计算得到的一次透照长度l为80mm，透照次数n为2次；

步骤1021中测量出的双金属复合管管端堆焊层1的钝边厚度d为2mm，给出堆焊层1钝边的探伤参数为：管电压85kV，管电流3.15mA，透照时间12s；

步骤1022中确定出周向射线探伤仪放置时沿双金属复合管轴线方向向内距管口的水平距离S为17mm；

步骤1031中测量出的双金属复合管管端堆焊层1的坡口厚度c为14mm，根据双金属复合管的曝光曲线给出不带坡口和钝边的堆焊层1的探伤参数为：管电压150kV，管电流5mA，透照时间35s；再将透照时间缩短10s为25s；

步骤1032中测量出的双金属复合管管端堆焊层1的坡口角度为6°，确定出的坡口探伤角度为6°；

步骤1033中确定出的周向射线探伤仪放置时沿双金属复合管轴线方向向外距管口的水平距离s为6mm；

进行完步骤二和步骤三后，本发明能够检测出堆焊层1与基层2之间的层间未熔和分层缺陷，以及堆焊层区域、堆焊层钝边区域和堆焊层坡口区域的裂纹、气孔、未熔合和夹杂缺陷，所完成的射线探伤结果，探伤所关注的区域在底片上黑度和灵敏度能够达到NB/T 47013-2015标准要求，探伤的有效区域能完整覆盖包括钝边和坡口的整个堆焊层1。

实验二、如图3所示，所述双金属复合管为Φ168双金属复合管，管端采用堆焊形式，堆焊层1的长度为50mm，N00625耐蚀层和X65碳钢层以焊接冶金形式结合；坡口加工为J字型，钝边长度为1mm，钝边厚度为3mm，坡口角度为5°。

步骤1011中测量出的双金属复合管的壁厚T为16mm，给出不带坡口和钝边的堆焊层1的探伤参数为：管电压135kV，管电流5mA，透照时间30s；

步骤1012中计算得到的一次透照长度l为50mm，透照次数n为2次；

步骤1021中测量出的双金属复合管管端堆焊层1的钝边厚度d为3mm，给出堆焊层1钝边的探伤参数为：管电压85kV，管电流3.15mA，透照时间12s；

步骤1022中确定出周向射线探伤仪放置时沿双金属复合管轴线方向向内距管口的水平距离S为15mm；

步骤1031中测量出的双金属复合管管端堆焊层1的坡口厚度c为16mm，根据双金属复合管的曝光曲线给出不带坡口和钝边的堆焊层1的探伤参数为：管电压135kV，管电流5mA，透照时间30s；再将透照时间缩短10s为20s；

步骤1032中测量出的双金属复合管管端堆焊层1的坡口角度为5°，确定出的坡口探伤角度为5°；

步骤1033中确定出的周向射线探伤仪放置时沿双金属复合管轴线方向向外距管口的水平距离s为2mm；

进行完步骤二和步骤三后，本发明能够检测出堆焊层1与基层2之间的层间未熔和分层缺陷，以及堆焊层区域、堆焊层钝边区域和堆焊层坡口区域的裂纹、气孔、未熔合和夹杂缺陷，所完成的射线探伤结果，探伤所关注的区域在底片上黑度和灵敏度能够达到NB/T 47013-2015标准要求，探伤的有效区域能完整覆盖包括钝边和坡口的整个堆焊层1。

实验三、如图4所示，所述双金属复合管为Φ273双金属复合管，管端采用堆焊形式，堆焊层1的长度为25mm，N00625耐蚀层和X65碳钢层以焊接冶金形式结合；坡口加工为J字型，钝边长度为2mm，钝边厚度为2mm，坡口角度为8°。

步骤1011中测量出的双金属复合管的壁厚T为16mm，给出不带坡口和钝边的堆焊层1的探伤参数为：管电压150kV，管电流5mA，透照时间55s；

步骤1012中计算得到的一次透照长度l为25mm，透照次数n为1次；

步骤1021中测量出的双金属复合管管端堆焊层1的钝边厚度d为3mm，给出堆焊层1钝边的探伤参数为：管电压85kV，管电流3.15mA，透照时间17s；

步骤1022中确定出周向射线探伤仪放置时沿双金属复合管轴线方向向内距管口的水平距离S为28mm；

步骤1031中测量出的双金属复合管管端堆焊层1的坡口厚度c为16mm，根据双金属复合管的曝光曲线给出不带坡口和钝边的堆焊层1的探伤参数为：管电压150kV，管电流5mA，透照时间55s；再将透照时间缩短10s为45s；

步骤1032中测量出的双金属复合管管端堆焊层1的坡口角度为8°，确定出的坡口探伤角度为8°；

步骤1033中确定出的周向射线探伤仪放置时沿双金属复合管轴线方向向外距管口的水平距离s为14mm；

进行完步骤二和步骤三后，本发明能够检测出堆焊层1与基层2之间的层间未熔和分层缺陷，以及堆焊层区域、堆焊层钝边区域和堆焊层坡口区域的裂纹、气孔、未熔合和夹杂缺陷，所完成的射线探伤结果，探伤所关注的区域在底片上黑度和灵敏度能够达到NB/T 47013-2015标准要求，探伤的有效区域能完整覆盖包括钝边和坡口的整个堆焊层1。

实验四、如图5所示，所述双金属复合管为Φ219双金属复合管，管端采用堆焊形式，堆焊层1的长度为30mm，N00625耐蚀层和X65碳钢层以焊接冶金形式结合；坡口加工为V字型，钝边长度为0mm，钝边厚度为1.8mm，坡口角度为24°。

步骤1011中测量出的双金属复合管的壁厚T为12mm，给出不带坡口和钝边的堆焊层1的探伤参数为：管电压140kV，管电流5mA，透照时间35s；

步骤1012中计算得到的一次透照长度l为25mm，透照次数n为1次；

步骤1021中测量出的双金属复合管管端堆焊层1的钝边厚度d为2mm，长度为0，因此不需要进行步骤1022和步骤302；

步骤1031中测量出的双金属复合管管端堆焊层1的坡口厚度c为12mm，根据双金属复合管的曝光曲线给出不带坡口和钝边的堆焊层1的探伤参数为：管电压140kV，管电流5mA，透照时间35s；再将透照时间缩短10s为25s；

步骤1032中测量出的双金属复合管管端堆焊层1的坡口角度为24°，确定出的坡口探伤角度为24°；

步骤1033中确定出的周向射线探伤仪放置时沿双金属复合管轴线方向向外距管口的水平距离s为37mm；

进行完步骤二和步骤三后，本发明能够检测出堆焊层1与基层2之间的层间未熔和分层缺陷，以及堆焊层区域、堆焊层钝边区域和堆焊层坡口区域的裂纹、气孔、未熔合和夹杂缺陷，所完成的射线探伤结果，探伤所关注的区域在底片上黑度和灵敏度能够达到NB/T 47013-2015标准要求，探伤的有效区域能完整覆盖包括钝边和坡口的整个堆焊层1。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。