凝析氣田開發項目管線基于無損檢測工藝的檢驗方法

李瑞蓮，付維民，牟惟義

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300000）

1 研究背景

一般采用超聲波檢測和射線檢測對待檢焊縫內部進行探傷。

超聲波檢測（UT），通過超聲波與待檢測設備間反射、衍射和折射，實現對設備內部進行探傷的功能。UT 檢測能夠對設備實現：宏觀整體上的設備結構缺陷檢測；對設備的幾何外觀參數進行精確測量；對設備內部微觀層面上的應力狀況、力學性能的改變進行測量。超聲波檢測工作原理主要依據了超聲波在各種傳播介質中的傳輸，過程為聲源產生超聲波，通過將聲源產生的超聲波傳入待檢測試驗件；超聲波在待檢測試驗件中傳導，與其中的空腔、空洞、特殊結構會影響應力狀況、力學性能的缺陷進行相互作用；和空腔、空洞、特殊結構、會影響應力狀況、力學性能的缺陷進行相互作用后的反射超聲波被接收設備接收；經過接收設備的分析與解讀，評估待檢測試驗件內部是否有會影響應力狀況、力學性能的缺陷，并對缺陷的嚴重程度進行評估。

射線檢測（RT），其原理是將強度均勻的射線穿越待檢測試驗件時，試驗件的實體結構、空腔、空洞、特殊結構、會影響應力狀況、力學性能的缺陷會對射線造成不同程度上的能量衰減，從而讓檢驗人員能夠探知是否有會影響應力狀況、力學性能的缺陷，并對缺陷的嚴重程度進行評估。射線檢測分為四種，基于激發源不同，分別為X、γ、中子流和高能粒子流，在工業檢驗上應用廣泛的一般為X 射線及γ 射線。射線應用于產品檢驗的開始時間為1896 年，首先由英國的EdWards 和Radcliffe 開始應用。

凝析氣田是一種非常規的氣田，在該類型的氣田中，凝集的碳氫化合物在不同的溫度、壓力條件下是氣態物質，在地層的溫度、壓力發生變化后，呈現氣態狀況的碳氫化合物會變為液態。凝析氣田開采出來的油質較輕、純度較高，部分凝析氣田開采出來后甚至無需煉化處理便可使用，作為高采收率的凝析氣田在我國的石油工業中占據著越來越重要的角色。其開發、勘探的管線質量要求較高，石油企業通過無損檢測工藝對管線會影響應力狀況、力學性能的缺陷進行檢測。

文章以凝析氣田開發項目為例，介紹了管線射線檢驗方法、檢驗工藝和驗收標準。

2 試驗準備工作

在進行試驗之前，應熟悉以下標準，并擁有相關的人員資質，相關設備條件：

1）執行標準：ASME B31.3 驗收標準、ASTM E142質量控制方法、美國材料實驗協會ASTM E747 線型像質計的材料分類的標準操作方法；

2）人員資質：射線底片評定人員應具有美國無損檢測學會SNT-TC-1A II 級資質證書或同等資質；

3）射線設備：X-ray equipment；

4）伽瑪源：使用銥192 放射性同位素，有效地焦點尺寸為3 mm×3 mm，中國丹東產。

進行射線之前，應對焊道及附近區域進行外觀檢驗，如必要，用任何方法進行加工，保證外觀滿足標準要求。由于放射線存在人員健康風險，故射線操作時，作業人員需要隨身攜帶劑量報警儀。并將作業區域用安全繩圈起，并使用閃光報警燈，以防止人員誤入。作業過程中，對管路及附近作業廠房用倫琴計輻射監測。本項目源的倫琴計輻射活度要限于50 ci。計算安全距離應根據GB132—2002，校準輻射監控器應根據被測放射源的活度和類型。

3 試驗的位置標記

沿放射試驗結果中焊縫長度方向，準確標示每一道焊縫，以及每一道焊縫的被拍照部份。為保證試驗的準確性，焊縫上的標記不能被擦除。沿焊縫使用一個帶有刻度的、并在上邊標有鉛字的帶子，來進行焊縫標記，保證缺陷的精確定位。膠片暗袋應當采用柔性暗袋。膠片至少應有25 mm 的搭接量，以確保焊縫進行了全部檢驗。

在兩張搭接片子上，在搭接部位應有一個特定的鉛字。每張底片都應當用鉛字，至少標明下述信息：工程名稱或工件名稱，接頭編號，接頭片子編號，拍片日期，焊工號，材料的厚度或直徑。

4 射線照相技術的選擇及驗收標準

應當盡量采用單壁透照技術。當基于材料、試件樣式的限制，不能采用單壁透照時，可以采用雙壁透照，單壁透照技術的典型方案見圖1，在管路內部，待檢驗焊縫位置安置標識6 項（工程名稱或工件名稱，接頭編號，接頭片子編號，拍片日期，焊工號，材料的厚度或直徑）內容的底片，在管路外側，正對底片位置安置射線源，通過射線源對待檢驗焊縫位置進行X射線放射，在底片上接收能量衰減后的射線，通過對底片上焊縫投影進行解讀，來判斷焊縫上是否存在會影響應力狀況、力學性能的缺陷。

單壁透照技術還可以用以圖2 的方案進行。

遇到單壁透照不適用的工況，則需要雙壁透照方式。讓檢測射線穿過兩層管壁，在放膠片處的關鍵焊縫位置進行成像。在焊縫關鍵位置進行足量輻射值、足夠次數的反復探測，以保證能夠覆蓋所要求的檢驗范圍。對于公稱外徑小于或等于89 mm 的管線或其他元件焊縫，則需要采用雙壁透照方式，讓信號發射源發出的射線通過兩層、甚至多層管壁，使數層管壁的焊縫在同一張膠片上成像。僅對雙壁雙影透照方式，透度計應當放置在源側。應當注意，不能滿足幾何不清晰度需求的情況時，雙壁單影透照為首選方案。

雙壁透照技術的典型方案見圖3。

試驗得到的底片，應首先由試驗方有經驗并且經認證批準的技師進行評定，然后由業主或第三方進行評片。保證檢測環境或者檢測試驗室提供柔和的背景亮度保證在感光后的膠片上不存在陰影或眩光，或者異常衍射的情況。放射報告解析設備應有一個光亮度足夠強的可調節發光源，便于在試驗設定黑度范圍內觀察透度計的基本孔、編號線。整個分析過程需要保證底片邊緣以外的光線，底片低黑度部位的光線不會對膠片的解讀產生影響。

按照業主規格書和ASME B31.3 進行評判，射線底片應該能夠識別，保存在建造期間的任何階段。底片結果和檢驗報告在完工后應保存射線記錄至少五年。

5 結語

無損檢測常規方式有四種：射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測和滲透檢測。超聲波檢測（UT），通過超聲波與設備間相互作用、反射，來實現對設備內部進行探傷的功能。射線檢測（RT），其原理是將強度均勻的射線穿越待檢測試驗件時，試驗件的實體結構、空腔、空洞、特殊結構、會影響應力狀況、力學性能的缺陷會對射線造成不同程度上的能量衰減，從而讓檢驗人員進行試驗件的質量評估。

文章以凝析氣田開發項目為例，通過執行標準、人員資質；試驗的位置標記；單壁透照技術方案和雙壁透照技術方案的選擇，介紹了管線射線檢驗方法、檢驗工藝和驗收標準。