海洋工程無損檢測的特點分析

文/劉韻周，武漢理工大學(xué)能源與動力工程系

海洋富含大量尚未開發(fā)的資源，具有極高的開發(fā)價值。其中海洋工程是借助相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備，展開對海洋資源的開發(fā)任務(wù)。然而，海洋的環(huán)境較為復(fù)雜，且海水具有一定的腐蝕性，易造成設(shè)備老化和損壞，進(jìn)而影響海洋工程安全與可靠。需針對海洋工程的系統(tǒng)和設(shè)備，選擇有效的檢測技術(shù)，實現(xiàn)對設(shè)備的檢測檢驗，便于故障處理與控制?；诖?，本文對海洋工程無損檢測技術(shù)展開研究，分析具體海洋無損檢測的特點，研究具體海洋無損檢測技術(shù)的發(fā)展，詳細(xì)內(nèi)容如下。

1 海洋工程的相關(guān)概述

海洋工程是以開發(fā)、利用、保護(hù)和恢復(fù)海洋資源為目的的工程類型，通常情況下，可將海洋工程的主要內(nèi)容理解為資源開發(fā)技術(shù)和裝備設(shè)施技術(shù)2部分。為滿足海洋工程的功能發(fā)揮，需借助各類設(shè)備支持。此外，就船舶工業(yè)而言，可將其分為海洋平臺和海洋工程作業(yè)船舶兩部分。海洋平臺可以進(jìn)一步劃分為移動式平臺和固定式平臺兩種類型。海底管線同樣是海洋工程中的重要內(nèi)容，包括輸氣管線和水管線，一般可將這些管線分為雙層管和單層管。此外，還包含溫差電站、波浪電站、海底光纜、海底物資存儲設(shè)施等。

從整體上看，海洋工程的相關(guān)結(jié)構(gòu)和設(shè)備主要是以鋼質(zhì)材料為主要施工材料，并借助焊接工藝實現(xiàn)海洋工程建設(shè)。而在實際的鋼質(zhì)材料使用中，容易受到海洋環(huán)境復(fù)雜和其他海洋工況條件的影響，再加上難以返回陸地等特點，無疑增加了海洋工程結(jié)構(gòu)材料選擇要求，并對具體材料質(zhì)量提出了更高的要求。而且，海洋工程的這些特點則造成海洋工程的設(shè)備和結(jié)構(gòu)容易受到環(huán)境的影響，造成設(shè)備、結(jié)構(gòu)的老化和損壞。而如果未能得到有效的治理，便會造成結(jié)構(gòu)或設(shè)備功能障礙，對海洋工程的相關(guān)活動造成影響，不利于海洋工程的功能發(fā)揮。

為明確海洋工程結(jié)構(gòu)或設(shè)備的基本情況，需借助有效的檢測技術(shù)，展開對結(jié)構(gòu)和設(shè)備狀態(tài)的檢測檢驗，確認(rèn)結(jié)構(gòu)和設(shè)備的狀態(tài)，并提出具有針對性的維護(hù)措施，確保海洋工程的功能。無損檢測技術(shù)可運用到海洋工程中，用于完成對海洋工程的檢測，且不會對設(shè)備造成損傷，綜合提升海洋工程結(jié)構(gòu)與設(shè)備的可靠性。

2 海洋工程中無損檢測的應(yīng)用分析

2.1 海洋工程無損檢測應(yīng)用

鑒于海洋環(huán)境的特殊性，海洋工程的相關(guān)平臺和設(shè)施，始終處于惡劣的作業(yè)環(huán)境，造成設(shè)備老化效率加速。這對海洋工程的維護(hù)人員的工作需求提出了更高的要求需其對具體海洋平臺展開有效的檢驗評估，并展開針對性的維護(hù)從而使得海洋工程的功能發(fā)揮。國家使安監(jiān)總局及各船級社的人級規(guī)范均對海洋工程的建造檢驗和在役檢驗提出的具體的規(guī)范和制度，尤其是在役海洋平臺，其從建造初始到投入使用后，需始終展開有效的檢測工作，且海洋工程針對海洋平臺提出了嚴(yán)格年檢和特檢監(jiān)控頻度等，其目的是保障海洋平臺的功能性可得到保障，降低安全事故的發(fā)生幾率。

實際的海洋工程中，則是選擇無損檢測方式完成對平臺、設(shè)施、結(jié)構(gòu)的檢測檢驗。對于平臺的無損檢測，可供選擇檢驗方法包括U T、MT、RT等。在役海洋平的檢測與建造中的平臺差異顯著。其中在役的海洋平臺無損檢測主要是以確保海洋平臺穩(wěn)定可靠為基礎(chǔ)，對其具體的完整性、焊縫、結(jié)構(gòu)厚度、陽極防腐等內(nèi)容展開檢測。主要用到的無損檢測的方式包括目視檢測、超聲波測厚、磁粉檢測、超聲波檢測、ACFM檢測等內(nèi)容。其中磁粉檢測與ACFM檢測可有效用于平臺的表面裂紋檢測。而對于水下檢測中，一些無損檢測技術(shù)，容易受到海水的影響，造成無損檢測效果不理想，甚至出現(xiàn)結(jié)果失真的情況。通過大量實踐表明，ACFM檢測與磁粉檢測在實際檢測中，水上檢測結(jié)果的可靠性明顯優(yōu)于水下檢測的可靠性。

2.2 海洋工程無損檢測技術(shù)分類

海洋工程中無損檢測技術(shù)可大致分為4大類，分別為射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測和滲透檢測，不同的無損檢測技術(shù)具有其本身的特點，現(xiàn)對幾種常見的無損檢測展開簡要的論述，詳細(xì)如下。

（1）射線檢測。主要是借助具有穿透能力X線、γ射線等，穿透測試結(jié)構(gòu)或設(shè)備，且由膠片記錄具體檢驗結(jié)果，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的無損檢測技術(shù)類型。以X線無損檢測為例，其在具體檢測中，向檢測物品發(fā)射X線，透過材料時，被吸收部分輻射能量后，X線的強(qiáng)度會發(fā)生衰減，而這些衰減分布情況，均會映射到膠片中，經(jīng)過顯影處理后，可將缺陷的大小的、形狀和特征等均顯示到膠片中。

（2）超聲波檢測。超聲波檢測同樣是海洋工程中常用的無損檢測技術(shù)類型，可實現(xiàn)測厚、測缺陷等功能。該項檢測技術(shù)的原理是借助超聲波在試件內(nèi)部傳播時與試件的相互作用所發(fā)生的反射、透射和散射等。借助超聲波發(fā)生源，借助探頭由特定的角度對試件展開檢測，如果存在明顯缺陷，超聲波的傳播特性和方向會發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變，借助這一特點可確定試件是否存在缺陷。進(jìn)一步檢測后，可確定試件內(nèi)部缺陷的具體特征。在具體海洋工程中，可用于金屬材料、非金屬材料和復(fù)合材料的無損檢測，且對面積性缺陷、小尺寸缺陷具有極高的靈敏度。

（3）磁粉檢測。在海洋工程中，磁粉檢測具有較高的應(yīng)用價值，其在具體的檢測中，原理為：如果試件內(nèi)部存在缺陷，則會使得材質(zhì)出現(xiàn)不連續(xù)性，且這種不連續(xù)性可能會導(dǎo)致材質(zhì)的磁力線發(fā)生變化，具體的檢測則根據(jù)監(jiān)測磁力線的變化情況，可實現(xiàn)對內(nèi)部存在缺陷的檢測，且能夠?qū)唧w缺陷位置和形狀進(jìn)行判斷。

（4）滲透檢測。這一檢測是建立在毛細(xì)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，為實現(xiàn)對試件的檢測，可將滲透液涂施到試件表面。一段時間后，觀察滲透情況。如果試件表面存在裂縫類的缺陷，毛細(xì)管效應(yīng)會緩慢深入到試件表面，滲透液會滲入到缺陷內(nèi)部。之后對表面的滲透液，選用清洗液進(jìn)行清除，干燥后選擇顯像劑涂施到表面，且缺陷內(nèi)部的滲透液會在毛細(xì)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，逐漸被吸出，從而使之在試件表面形成可辨識的顏色痕跡，并根據(jù)其具體分布情況，判斷缺陷的具體情況。

為迎合海洋工程無損檢測需求，需結(jié)合具體檢測項目，選擇適宜類型的無損檢測技術(shù)，確保檢測的可靠性與準(zhǔn)確性，最大限度的降低外界因素對無奈算檢測的影響，綜合提升海洋工程的功能性與服務(wù)性。

2.3 海洋工程無損檢測目標(biāo)研究

在具體的海洋工程中，無損檢測的應(yīng)用極其重要，其可對海洋工程使用和建造中材料和焊接接頭可能出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行檢測，并完成控制，現(xiàn)以海洋工程焊接工藝為例，對幾種常見缺陷類型進(jìn)行分析。

（1）裂紋。該類缺陷危害大，且裂紋屬線性不連續(xù)，端部尖銳，受應(yīng)力作用，可引起裂縫的擴(kuò)展和伸張。對于海洋工程中，所有焊縫是不允許存在裂縫的，故此，需借助無損檢測技術(shù)，對裂縫進(jìn)行檢測。

（2）氣孔。海洋工程的鋼質(zhì)材料施工中，焊接時可能會產(chǎn)生氣孔的存在，其可分為分散、密集、線狀和管狀、球狀集中外型。氣孔可導(dǎo)致焊縫質(zhì)量問題，需進(jìn)行檢測，并排除。

（3）夾渣。焊接后殘留在焊縫中熔渣，影響焊縫質(zhì)量，需處理。

（4）未熔合。屬焊接的不連續(xù)，主因熱量不集中所致焊縫金屬未能充分融化，屬常見缺陷，需得到有效控制。

借助無損檢測技術(shù)，可完成對上述海洋工程缺陷的分析，再獲得具體缺陷后，需對焊接作業(yè)進(jìn)行重新調(diào)整。此外，海洋工程無損檢測技術(shù)還可完成對其他設(shè)備和結(jié)構(gòu)的檢測，最大限度的降低缺陷對海洋工程的干擾。

3 海洋工程無損檢測的特點分析

當(dāng)前，海洋工程的建造主要以鋼質(zhì)材料為主要施工材料，且周邊影響因素對海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)備的影響巨大，故此，實際的海洋工程的無損檢測，也就與常規(guī)修造船的無損檢測存在明顯差異。故此，文章展開對海洋工程物損件測技術(shù)展開研究，詳細(xì)內(nèi)容如下。

3.1 結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)

海洋工程與常規(guī)修造船的無損檢測的區(qū)別明顯，如結(jié)構(gòu)形式與材質(zhì)。海洋工程在建設(shè)中，結(jié)構(gòu)形式主要以移動式和固定式結(jié)構(gòu)為主，機(jī)構(gòu)中板樁和管狀對接全熔透焊縫、還包括焊接接頭的管狀T KY。這些鏈接形式保障了海洋工程的效果。且由于海洋工程對材料要求較高、這也使得海洋工程焊接難度增強(qiáng)，缺陷的發(fā)生幾率也明顯增高。這就使得海洋工程的無損檢測對各種焊接缺陷進(jìn)行研究，確需要選擇適宜的檢測時機(jī)，一般為48h或72h，且檢測時間需要得到嚴(yán)格控制，保障焊接到最終檢驗的可追溯。

3.2 檢測人員

由于海洋工程涉及的內(nèi)容眾多，則對海洋工程的無損檢測人員的要求也更為嚴(yán)格，需要從事無損檢測人員在具備相關(guān)資格的同時，需掌握具體無損檢測技能。例如：挪威DNV旗下的海洋工程，所有無損檢測人員需要經(jīng)歷DNV的現(xiàn)場考試認(rèn)證，再由監(jiān)督員對無損檢測人員和美中檢測方法按照月、季度實施抽查，并將12個月的最終成績作為考核依據(jù)，合格保留資格，不合格則離崗重新考核。由此可見，海洋工程對從事無損檢測人員職業(yè)技能和專業(yè)知識要求極高，需要檢測人員具有全面的綜合素質(zhì)和專業(yè)化的技能水平。

3.3 選擇標(biāo)準(zhǔn)

常規(guī)修造船的檢測標(biāo)準(zhǔn)自己而選擇船標(biāo)或國標(biāo)，而海洋工程則要求更為嚴(yán)格，針對不同的檢驗項目和檢測方法，選擇的檢測標(biāo)準(zhǔn)也存在明顯差異。例如：工藝管道和動力管道，需選擇API標(biāo)準(zhǔn)，船體部分選擇ABS標(biāo)準(zhǔn)。故此，對于無損檢測人員，需實施有效的崗前培訓(xùn)工作，增強(qiáng)檢測人員對標(biāo)準(zhǔn)的了解，培訓(xùn)后需經(jīng)考核認(rèn)證后，持證上崗。

3.4 檢測工藝

由于海洋工程的檢測標(biāo)準(zhǔn)較為獨特，這也就使得海洋工程在具體的檢測中，檢測工藝與常規(guī)修造船的無損檢測工藝存在明顯差異。以超聲波檢測為例，在對海洋工程和常規(guī)修造船檢測時，探頭的選擇差異十分明顯。一般情況下，常規(guī)修造船主要選擇角度探頭，而海洋工程則需根據(jù)鋼板厚度、焊接接口的坡口型式不同，組合使用多角度探頭，不少于三個探頭。尤其是一些剛強(qiáng)度鋼、TMCP鋼等的應(yīng)用，海洋工程在使用縱向檢測外，還需增加非常規(guī)橫向掃查。

4 海洋工程無損檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢

鑒于海洋工程中無損檢測的特點及無損檢測的重要性，隨著海洋工程的相關(guān)工藝技術(shù)改進(jìn)，海洋工程的無損檢測技術(shù)也將得到發(fā)展與改進(jìn)。如當(dāng)前較為新型的無損檢測技術(shù)：PAUT、TOFD等，均在海洋工程中得到有效運用。

而且為滿足海洋工程的需求，無損檢測技術(shù)對管狀TKY節(jié)點焊縫檢測的完善，并逐漸提出新型檢測方法，可順利完成對管狀TKY節(jié)點焊縫的檢測，并提升準(zhǔn)確性與可靠性，降低安全問題。此外，導(dǎo)波技術(shù)和遠(yuǎn)洋渦流技術(shù)應(yīng)用到在役平臺工藝管線的檢測和評估，在推動海洋工程質(zhì)量提升的同時，也極大的推動了無損檢測技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新。

5 結(jié)束語

本文研究分析海洋工程無損檢測的特點，先對海洋工程展開簡單敘述，再詳細(xì)的對海洋工程中無損檢測技術(shù)的應(yīng)用，對具體無損檢測技術(shù)類型、海洋工程缺陷類型等。最后對具體的海洋工程無損檢測技術(shù)的特點及發(fā)展趨勢進(jìn)行闡述。從而明確無損檢測的功能與意義，了解當(dāng)前海洋工程無損檢測技術(shù)的特點，旨在發(fā)揮無損檢測技術(shù)的有效應(yīng)用，推動海洋工程發(fā)展。

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