管道焊縫的無損檢測技術及分析

雷 靜（西安摩爾石油工程實驗室有限公司,西安710065）

管道焊縫的無損檢測技術及分析

雷 靜
（西安摩爾石油工程實驗室有限公司,西安710065）

社會經濟的發展以及科學技術的進步，促進了管道焊縫無損檢測技術的發展與更新。一般而言，管道焊縫的質量直接影響著管道結構的整體性，而管道質量的評定又需通過對其缺陷進行檢測。就目前而言，為了有效了解焊縫缺陷對管道整體性的影響，我國采用紅外熱成像檢測和TOFD超聲無損檢測技術相結合的方法，有效檢測激光焊接金屬管道焊縫的缺陷，從而確保管道焊接工作的正常進行。本文就對管道焊縫的無損檢測技術進行深入分析和探討。

管道；焊縫；無損檢測技術

一般而言，能源安全持續供給直接影響著我國國民經濟的發展。能源供應的有效渠道就是長距離管道輸送，管道輸送能夠有效降低成本。一般管道輸送的能源多屬于易爆易燃的物質，如果管道破損，則很容易引起能源的泄露，從而發生爆炸事件[1]。為了使管線事故有效減少，提高管道能源輸送的社會效應以及經濟效益，必須要對金屬管道的缺陷加強監測，不斷提高管道焊縫的無損檢測技術水平，對缺陷加以及時修復，確保管道的完整性。

1 管道焊接中存在的缺陷分析

管道結構應力較為集中的地方就是管道焊縫，其較易引發管道缺陷。因此必須要對焊接缺陷進行正確合理分析，并以管道焊接的參數為依據，采取相應地措施，從而對管道的焊接質量進行有效保證。就目前來看，金屬管道焊接中存在的缺陷主要包括未焊透、焊瘤、咬邊、夾渣、裂紋以及氣孔等。

未焊透、焊瘤、咬邊等缺陷的發生，主要是由于操作人員沒有采取正確的操作方式所致。一般如果焊接速度過快，往往會出現焊縫夾渣，從而對金屬管道的疲勞性能、韌性以及塑性產生較為嚴重的影響。焊接裂紋主要包括兩類，分別是冷裂紋和熱裂縫，在焊接完成一定時間后，出現脆性破壞的裂紋則是冷裂紋，其具有較大的危害性；焊接之后，在高溫區產生的裂紋則是熱裂紋。此外，氣孔的產生主要是由于激光焊接具有較大的熔深，導致氣體無法迅速排出[2]。通過目視檢測可以發現金屬管道焊接的外氣孔，而對內氣孔加以確定時，則必須要利用無損檢測技術。總體而言，金屬管道焊接事故的發生，主要是由于焊接裂紋的不斷擴展所致，因此必須要對管道焊縫的缺陷進行及時準確了解和把握，從而有效保證工程質量。

2 管道焊縫的無損檢測技術分析

如果金屬管道出現焊接缺陷，則會導致管道結構的承載能力下降。要想有效保證管道焊接工程的質量，在焊接完成之后，必須要檢測焊縫的質量，對管道外部和內部的缺陷進行檢測，并能夠有效分析其性能。一般在對管道內部缺陷進行檢測時，往往采用無損檢測技術，并對其焊縫質量加以有效評定。

（1）紅外無損檢測技術分析。紅外無損檢測技術能夠對金屬管道缺陷進行直觀顯示，其主要是利用管道的紅外光譜、其他特征譜、圖像等，不需接觸檢測材料，便能對物體的內部瑕疵以及表面溫度加以檢測。同時其較使用與動態和靜態目標溫度變化的跟蹤檢測以及常規檢測，能夠直觀易懂、快捷方便。紅外檢測技術與其他無損檢測技術相比，其在對內部的缺陷進行探測時，可以通過對管道的熱流加以測量。同時對于超聲波以及X射線等無法探測的局部缺陷，其能夠對近表面的缺陷加以探測。

（2）焊縫TOFD超聲無損檢測技術分析。TOFD超聲無損檢測主要是對超聲波在傳播時產生的衍射能量信號加以測定，并以衍射波信號的空間差異為依據，對缺陷的深度以及大小進行有效評定。其與傳統的超聲檢測技術相比，其內部裝設有放大器，能夠利用衍射原理來判別缺陷，對信噪比加以提高，從而確保結果更為準確。目前，TOFD超聲無損檢測具有較高的缺陷定位精度，較快的速度以及較強的檢出能力，能夠對面積型和體積型缺陷進行及時精確的檢測。

（3）管道焊接的總額和無損檢測分析。紅外無損檢測技術能夠對物體表面的二維溫度場進行檢測，對熱漏區能及時準確發現，具有非接觸、直觀以及速度快的優勢。TOFD超聲無損檢測技術將超聲波穿透能力強的優點加以充分發揮，能夠檢測厚度較大的管道缺陷，對危害較大的面狀缺陷能夠及時發現[3]。因此，在檢測金屬管道的缺陷時，可以將紅外檢測技術與TOFD檢測技術相結合，將TOFD檢測技術檢測深度大的優勢有效發揮，并利用紅外檢測技術有效彌補TOFD檢測技術存在的不足，從而對不同厚度的管道的缺陷進行檢測。

3 管道焊縫缺陷的評定分析

管道施工的重要環節包括管道的焊接工作，由于施工環境的影響，金屬管道的焊縫部位較易出現缺陷，導致管道無法去安全運輸。因此對焊縫的質量進行間卻快速檢測，能夠有效保證管道的安全穩定運行。一般在承受外載和環境的作用力之下，金屬管道的整體性對其安全有效運輸有著直接的影響。將紅外檢測技術與TOFD技術相結合，能夠對焊縫的缺陷進行最大程度地檢測。此外，在確定金屬管道缺陷的尺寸和形狀時，可以利用圖像法來處理數據，從而對管道焊縫處的損傷和缺陷加以統計。

要想將管道的結構性能充分有效發揮出來，必須要有效保證管道的整體性。在對管道焊縫的缺陷情況加以理解和把握后，還要結合其危害等級，綜合評定其對管道整體性的影響，并有效分析裂紋對管道結構所產生的影響[4]。此外，簡化缺陷，并以結構的受載荷情況為依據，對裂紋的初始位移以及應力強度因子加以計算。同時在對臨界裂紋尺寸進行計算時，可以利用V形缺口沖擊試驗或斷裂韌性試驗，將其與當量裂紋尺寸相比較，從而對焊縫缺陷的修復情況加以有效確定。一般評價金屬管道缺陷的風險，能夠有效指導管理施工，提高其施工質量。

4 結束語

激光焊接技術在金屬管道中的應用較為廣泛，其具有較好的焊接性能以及較高的焊接效率，要想有效提高焊接的質量，必須要對激光的相關參數加以嚴格把控。針對管道焊縫存在的缺陷，可以將紅外熱成像檢測和TOFD超聲無損檢測技術相結合，將各自的檢測優勢充分有效發揮出來，從而準確判斷焊縫缺陷，并采取相應地對策，有效提高管道焊接質量。

[1]繆斌.管道焊縫的無損檢測技術及分析[J].河南科技,2014（22）:30-31.

[2]李博,胡偉葉,沈以赴.攪拌摩擦焊縫微細尺寸缺陷的無損檢測技術[J].電焊機,2011（11）:20-25.

[3]陳立鞍.淺談壓力管道的無損檢測技術[J].科技創新與應用,2014（22）:291.

[4]劉保平,周生來.長輸管道焊縫無損檢測監督要點[J].石油工程建設,2013（02）:55-58+11.

雷靜（1986-），男，陜西西安人，大專，研究方向：管道焊縫的無損檢測。