油氣管道AUT 檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題

包盛剛

（四川佳誠油氣管道質(zhì)量檢測(cè)有限公司，四川 成都 610052）

早在2001 年，我國就已經(jīng)在油氣管道的建設(shè)過程當(dāng)中采用了自動(dòng)焊接技術(shù)，而AUT 檢測(cè)技術(shù)作為一種與自動(dòng)焊接配套的技術(shù)手段，也同時(shí)被引入了中國。AUT 技術(shù)當(dāng)中所采用的主要為多通道、分區(qū)掃查的形式，能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)焊口部位進(jìn)行全面掃查，并且在檢測(cè)結(jié)果當(dāng)中，還能夠同時(shí)顯示出A 掃描圖、B 掃描圖以及TOFD 圖這三種不同類型，在現(xiàn)場(chǎng)中直接出具對(duì)應(yīng)的檢測(cè)結(jié)構(gòu)，將結(jié)果在第一時(shí)間反饋至相關(guān)的施工方，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)于焊接工藝參數(shù)的完善優(yōu)化。而在近年來的發(fā)展進(jìn)程中，AUT 檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在我國的各大重點(diǎn)長輸管道工程當(dāng)中得到了充分利用，比如國家重點(diǎn)工程中俄東線工程等，同時(shí)也逐步開展了對(duì)于AUT 檢測(cè)設(shè)備以及部件的國產(chǎn)化工作。然而，目前我國在應(yīng)用AUT 檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際過程中，由于部分客觀因素所產(chǎn)生的影響，其中仍舊存在著一些問題，不僅會(huì)對(duì)AUT 檢測(cè)技術(shù)的后續(xù)發(fā)展產(chǎn)生不良影響，也會(huì)大幅度降低檢測(cè)效率與檢測(cè)質(zhì)量。因此，這就需要進(jìn)一步提升對(duì)于AUT 檢測(cè)技術(shù)的重視程度，準(zhǔn)確找尋出引發(fā)問題的主要原因，并采取針對(duì)性措施加以解決，確保AUT 檢測(cè)技術(shù)可以在油氣管道的檢測(cè)工作當(dāng)中充分發(fā)揮出自身的實(shí)際作用。

1 油氣管道AUT 檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

AUT 檢測(cè)技術(shù)，其所指的就是全自動(dòng)超聲波檢測(cè)技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，主要就是由探頭發(fā)出超聲波，并在超聲波進(jìn)入管道后，針對(duì)接收的回波來對(duì)存在的各類缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

相對(duì)于其他類型的檢測(cè)技術(shù)來說，全自動(dòng)超聲波檢測(cè)具備極強(qiáng)的穿透性，可檢測(cè)管道焊縫內(nèi)線性和體積性缺陷，對(duì)焊縫內(nèi)的坡口未熔合、裂紋缺陷尤其敏感，具有檢測(cè)速度快、精度高的優(yōu)點(diǎn)。它的局限性在于要求被檢表面光滑干凈，設(shè)備調(diào)校、缺陷判定特別依賴操作人員的經(jīng)驗(yàn)。

1.1 檢測(cè)人員的資質(zhì)認(rèn)證

在AUT 檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用過程中，其主要就是以相控陣技術(shù)作為核心，并由傳統(tǒng)的多探頭超聲檢測(cè)系統(tǒng)逐步發(fā)展而來的，與其他類型的檢測(cè)方式基本一樣，從事AUT 檢測(cè)工作的人員同樣需要取得專業(yè)的無損檢測(cè)資格證后才可以正式上崗。

站在實(shí)際情況的角度上來看，我國目前的國家技術(shù)監(jiān)督部門當(dāng)中，與全自動(dòng)超聲波項(xiàng)目檢測(cè)相關(guān)的認(rèn)證內(nèi)容還不夠全面，而當(dāng)前從事全自動(dòng)超聲波檢測(cè)工作的人員除了需要獲取常規(guī)超聲波Ⅱ級(jí)資格證之外，也必須在通過業(yè)主認(rèn)可后獲取對(duì)應(yīng)的上崗證。而在一些較大的長輸油氣管道工程項(xiàng)目當(dāng)中，AUT 檢測(cè)技術(shù)的上崗證主要就是由業(yè)主方認(rèn)可的認(rèn)證單位簽發(fā)，而在部分工程項(xiàng)目中，只需要項(xiàng)目監(jiān)理總部進(jìn)行簽發(fā)即可。在針對(duì)AUT 工作人員進(jìn)行專業(yè)化培訓(xùn)的實(shí)際過程中，大多是由工程項(xiàng)目當(dāng)中的業(yè)主來組織相關(guān)工作，并在考試合格后，簽發(fā)對(duì)應(yīng)的上崗操作證，在資格考試當(dāng)中，主要內(nèi)容為設(shè)備操作考試以及理論考試這兩方面，在設(shè)備操作培訓(xùn)當(dāng)中，就是針對(duì)AUT 設(shè)備常見的一些故障問題以及操作問題進(jìn)行分析，而在理論培訓(xùn)當(dāng)中，則涉及了TOFD 工作原理、超聲波檢測(cè)原理等多方面內(nèi)容[1]。

1.2 AUT 設(shè)備

在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中，國外生產(chǎn)AUT 設(shè)備的公司相對(duì)較多，而我國陸上油氣長輸管道當(dāng)中所采用的各類AUT 設(shè)備，主要來自加拿大的R/D tech 公司。而在各類AUT 設(shè)備正式引入國內(nèi)環(huán)境后，國內(nèi)的各大研究所以及科研機(jī)構(gòu)，針對(duì)AUT 設(shè)備的生產(chǎn)廠家的技術(shù)裝備進(jìn)行了全方位的國產(chǎn)化研究，早在2003 年，我國的石油管道科學(xué)研究院就已經(jīng)通過不斷的努力研制出了PWA-1 相控陣超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，并且這一系統(tǒng)還順利通過了石油集團(tuán)公司的鑒定，在PWA-1 相控陣超聲波檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，其在相控陣超聲發(fā)射。檢測(cè)控制軟件以及檢測(cè)工藝等多方面內(nèi)容上都具備自主化知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

而將其與國外所生產(chǎn)的同類型產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比后可以明顯看出，PWA-1 系統(tǒng)在檢測(cè)性能方面已經(jīng)十分接近國外的技術(shù)水平，在對(duì)同一種焊縫進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，缺陷檢出率與國外的設(shè)備基本一致，而在缺陷長度定量以及圓周定位上所產(chǎn)生的誤差都在10mm 之內(nèi)，焊縫界面的定位同樣基本一致。然而，這種設(shè)備同樣存在著一些問題，比如設(shè)備操作便捷性較差、小故障較多等。

因此，為了滿足社會(huì)發(fā)展的基本需求，我們就應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步研制出工業(yè)應(yīng)用級(jí)別的產(chǎn)品，有效解決樣機(jī)當(dāng)中存在的各類不足之處，確保新產(chǎn)品能夠更好地實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化與模塊化轉(zhuǎn)變[2]。

1.3 AUT 校準(zhǔn)試塊

在應(yīng)用AUT 檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際過程中，AUT 校準(zhǔn)試塊的質(zhì)量屬于影響最終檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素，這也使得校準(zhǔn)試塊的加工、設(shè)計(jì)以及驗(yàn)收成為AUT 技術(shù)應(yīng)用過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。而在AUT 檢測(cè)技術(shù)最初的引進(jìn)階段，由于國內(nèi)的各大檢測(cè)人員對(duì)于AUT 檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用還沒有全面掌握，這也使得相關(guān)的校準(zhǔn)試塊都是由國外的檢測(cè)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)與審核的。

隨著AUT 技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用，以及檢測(cè)人員對(duì)于AUT 技術(shù)掌握程度的逐步提升，使得我國逐步具備了對(duì)于AUT 校準(zhǔn)試塊的設(shè)計(jì)能力，并且還發(fā)布了相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。而在AUT 校準(zhǔn)試塊的設(shè)計(jì)工作順利完成后，相應(yīng)的圖紙會(huì)被交到業(yè)主NDT 工程師手中進(jìn)行簽字，而后將圖紙發(fā)送給那些具備較高資質(zhì)的模具廠，在模具廠對(duì)圖紙進(jìn)行全面審核，確保其中不存在錯(cuò)誤部位后開始正式加工，而一個(gè)試塊的加工周期大約在三十天左右。

通常情況下，國內(nèi)工程項(xiàng)目當(dāng)中所采用的校準(zhǔn)試塊，其在加工過程中一般都是由那些具備相關(guān)資質(zhì)的模具廠進(jìn)行加工，而在近十年來工程應(yīng)用情況當(dāng)中，校準(zhǔn)試塊的驗(yàn)收工作主要是由承包商內(nèi)部的AUT 技術(shù)人員進(jìn)行驗(yàn)收與調(diào)試，簡單來說，就是相關(guān)技術(shù)人員采用AUT 設(shè)備，針對(duì)試塊當(dāng)中存在的各個(gè)人工反射體進(jìn)行針對(duì)性調(diào)試，如果在經(jīng)過調(diào)試過后可以得到滿足標(biāo)準(zhǔn)需求的掃查圖，就代表試塊的質(zhì)量合格，而即便是調(diào)試合格的試塊，也要在業(yè)主批注過后才可以正式使用[3]。

2 油氣管道AUT 檢測(cè)技術(shù)中存在的問題與具體優(yōu)化措施

2.1 檢測(cè)人員資質(zhì)認(rèn)證以及專業(yè)培訓(xùn)

首先是缺少相關(guān)的培訓(xùn)教材，在目前AUT 檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用過程中，通常都是由相關(guān)設(shè)備供應(yīng)商采用PPT可見的方式來對(duì)工作人員展開理論授課，但卻沒有形成一種系統(tǒng)化的培訓(xùn)模式，內(nèi)部所采用的培訓(xùn)教材也并不一致，這就導(dǎo)致具體的培訓(xùn)內(nèi)容出現(xiàn)了差異。而國外在2006 年出版了《Automated Ultrasonic Testing for Pipeline Girth Welds》，我國也在2011 年出版了《自動(dòng)超聲檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用指南》，而在后續(xù)的培訓(xùn)過程中，就可以針對(duì)以上兩本教材進(jìn)行參考，或是由AUT 設(shè)備的代理商提供統(tǒng)一的教材。在我國目前的考試規(guī)定當(dāng)中，其對(duì)于AUT 沒有做出較為詳細(xì)的規(guī)定，長輸管道在本質(zhì)上屬于一種特種設(shè)備，而那些從事特種設(shè)備檢測(cè)工作的無損檢測(cè)人員，應(yīng)當(dāng)獲取國家質(zhì)檢總局所下發(fā)的特種設(shè)備無損檢測(cè)資格證書，而在相關(guān)的規(guī)定辦法當(dāng)中，卻并沒有與AUT 技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容，簡單來說，就是AUT 還沒有全面引入特種設(shè)備考核的范圍中。因此，國家質(zhì)檢總局就應(yīng)當(dāng)在充分結(jié)合實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，將AUT 工作人員的考核劃入特種設(shè)備考核的范圍中，如果在短時(shí)間內(nèi)不具備獲取證書的條件，就可以授權(quán)給石油行業(yè)協(xié)會(huì)等組織，對(duì)其展開專業(yè)化的培訓(xùn)與考核。

其次是受訓(xùn)人員的技術(shù)門檻比較低，在目前的社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中，其中要求參與AUT 技術(shù)培訓(xùn)的工作人員，應(yīng)當(dāng)具備UT Ⅱ級(jí)資格，而站在近年來實(shí)際情況的角度上來看，接受培訓(xùn)的AUT 技術(shù)人員在綜合素質(zhì)方面存在著較為顯著的差異。為了在根本上保證AUT 操作人員自身的技術(shù)能力能夠得到提升，就必須要適當(dāng)?shù)靥岣吲嘤?xùn)門檻，并增加培訓(xùn)的課時(shí)，可以結(jié)合TOFD技術(shù)報(bào)考的要求以及培訓(xùn)時(shí)間，要求AUT 技術(shù)的受訓(xùn)人員必須掌握TOFD 知識(shí)，或是具備TOFD Ⅱ級(jí)資質(zhì)。由于長輸管道無損檢測(cè)工作當(dāng)中，AUT 監(jiān)理人員以及業(yè)務(wù)方面無損檢測(cè)工程師在實(shí)際檢測(cè)工作中承擔(dān)的責(zé)任較大，還要重點(diǎn)針對(duì)AUT 工程師進(jìn)行專業(yè)化的培訓(xùn)與考核，從根本上提高整體技術(shù)水平。

最后，高校方面所進(jìn)行的專業(yè)培訓(xùn)也不夠全面，在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境中，AUT 檢測(cè)技術(shù)僅僅只應(yīng)用在長輸油氣管道行業(yè)當(dāng)中，我國建立起的各大無損檢測(cè)專業(yè)高校，大部分情況下所采用的都是常規(guī)的檢測(cè)方式以及教育方式，只有小部分會(huì)在相控陣檢測(cè)技術(shù)方面進(jìn)行理論研究，并且還沒有開設(shè)與AUT 技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用課程。

所以，一些在內(nèi)部開設(shè)了無損檢測(cè)專業(yè)教育的高校，應(yīng)當(dāng)在本科以及專科教學(xué)過程中設(shè)置好超聲相控陣技術(shù)的應(yīng)用課程，確保培養(yǎng)出的人才可以滿足目前無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的基本需求[4]。

2.2 AUT 設(shè)備發(fā)展中產(chǎn)生的問題

首先，各類進(jìn)口AUT 設(shè)備在后續(xù)維修保養(yǎng)中所產(chǎn)生的費(fèi)用消耗比較高，從實(shí)際應(yīng)用情況來看，相對(duì)于射線檢測(cè)方式來說，由于AUT 設(shè)備后續(xù)產(chǎn)生的榜樣成本較高，這就導(dǎo)致AUT 技術(shù)沒有充分體現(xiàn)出自身所具備的成本優(yōu)勢(shì)。

而引發(fā)這一問題出現(xiàn)的主要原因，除了AUT 設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行技術(shù)壟斷之外，國內(nèi)檢測(cè)工作的管理模式也是重要因素。由于AUT 設(shè)備內(nèi)部的電力系統(tǒng)以及元器件十分復(fù)雜，國內(nèi)檢測(cè)公司當(dāng)中的設(shè)備維修人員無法對(duì)那些較為復(fù)雜的設(shè)備故障進(jìn)行處理，這就導(dǎo)致在設(shè)備產(chǎn)生問題后，大多數(shù)情況下都是由設(shè)備的代理商進(jìn)行維修，使得設(shè)備后續(xù)的維護(hù)保養(yǎng)被國外所壟斷。目前已經(jīng)有一部分代理商針對(duì)AUT 的硬件部分進(jìn)行了一定程度的仿制以及重新設(shè)計(jì)，不僅比國外原廠生產(chǎn)的成本更低，還取得了十分優(yōu)異的效果，部分零件在使用便捷性方面甚至已經(jīng)超過了原廠，但在各類核心部件上，其對(duì)于進(jìn)口部件仍舊十分依賴。

其次，目前國產(chǎn)的AUT 設(shè)備還沒有實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，雖然當(dāng)前國產(chǎn)的AUT 設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了極大的突破，并且縮短了我國與國外先進(jìn)廠商在設(shè)備之間存在的距離，但國產(chǎn)的AUT 設(shè)備還沒有實(shí)現(xiàn)大批量化生產(chǎn)及替換國外設(shè)備，在設(shè)備質(zhì)量以及性能等方面仍需要進(jìn)行大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)于設(shè)備應(yīng)用效果的全面檢驗(yàn)。

2.3 AUT 校準(zhǔn)試塊的設(shè)計(jì)加工與驗(yàn)收

首先是AUT 技術(shù)人員的調(diào)試與驗(yàn)收，其在實(shí)際進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)收的過程中，只是單純地針對(duì)校準(zhǔn)試塊的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行反映，沒有針對(duì)試塊的加工精度等內(nèi)容加以判斷，同時(shí)，AUT 人員自身的工作狀態(tài)以及技術(shù)水平也會(huì)對(duì)調(diào)試驗(yàn)收的最終效果產(chǎn)生一定程度的影響。

其次是業(yè)主方面對(duì)校準(zhǔn)試塊的批準(zhǔn)，在批注時(shí)僅僅只是根據(jù)校準(zhǔn)試塊的設(shè)計(jì)圖紙，以及檢測(cè)承包技術(shù)人員所得出的調(diào)試結(jié)論進(jìn)行工作，這也使得業(yè)主的批準(zhǔn)認(rèn)可逐步成為一種程序，并沒有太大的實(shí)際應(yīng)用意義。而站在實(shí)際情況的角度上來看，近年來各類AUT檢測(cè)公司反映出，校準(zhǔn)試塊的加工精度是影響最終檢測(cè)結(jié)果的關(guān)鍵因素，所以，這就需要提高對(duì)于試塊制作的監(jiān)管力度，比如在試塊的加工階段中，派出專業(yè)的AUT 技術(shù)人員進(jìn)廠展開監(jiān)制，以此來提高試塊的加工精度[5]。

綜上所述，在目前的社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中，隨著AUT檢測(cè)技術(shù)的高速發(fā)展，為了確保其能夠在油氣管道的檢測(cè)工作中更好地發(fā)揮出自身的實(shí)際作用，就必須要準(zhǔn)確找尋出其中隱藏的各類問題，并結(jié)合無損檢測(cè)人員的資格認(rèn)證程序針對(duì)技術(shù)人員展開嚴(yán)格的考核培訓(xùn)，通過技術(shù)培訓(xùn)以及規(guī)范管理等多種方式，促進(jìn)AUT 檢測(cè)人員綜合素質(zhì)的穩(wěn)步提升。而AUT 校準(zhǔn)試塊作為檢驗(yàn)設(shè)備靈敏度的關(guān)鍵，也應(yīng)當(dāng)加大對(duì)于試塊加工精度的重視程度，從而獲取到準(zhǔn)確度更高的檢測(cè)數(shù)據(jù)。