[发明专利]一种识别氢致开裂试样中夹杂物和裂纹的探伤方法和装置

说明书

本发明公开一种识别氢致开裂试样中夹杂物和裂纹的探伤方法和装置：1、采用多晶片的超声波相控阵对试样进行全方位立体扫查，区分有无缺陷；2、利用探头本体上嵌设单晶片的超声波横波小探头装置对1中分辨出的有缺陷试样进行扫查，通过对夹杂物和裂纹两侧不同横波反射特征加以区分，初步识别缺陷试样中缺陷类型；缺陷为夹杂物时，试样近端二次横波反射不明显，远端反射明显；缺陷为裂纹时，横波二次波近端有反射，远端二次波反射明显；3、采用前述小探头装置对试样继续扫查，进一步验证2中对缺陷初步识别的准确度，前后移动横波探头，若发现动态移动时的横波包络线为“马鞍”形，则为母材夹杂；若横波包络线为尖锐的“山丘”形，则为裂纹。

技术领域

本发明涉及一种识别氢致开裂试样中夹杂物和裂纹的探伤方法和装置，属于纵波和横波水膜法超声波探伤技术领域，适用于10－45mm厚度氢致开裂试样的探伤。

背景技术

石油、天然气一般分为纯净度高的油气和富含有H₂S、CO₂等介质的油气。而国内外随着在陆地上和海洋中容易开采的浅层油气和纯净度高的油气越来越少，而深度深、压力高、腐蚀强的油气田则比比皆是。很多油气田中的油气都富含H₂S、CO₂等介质。这就要求在输送此类腐蚀性强的焊接钢管必须具备抗硫、抗酸等特性。通常，为了适用于国内外输送H₂S、CO₂等腐蚀介质的焊接钢管，其焊管用热轧板在化学成份的设计中就会要求低C、低S、P,合金含量高一些，一般会有Al/N、Ca/S、真空脱气要求，还要控制夹杂物、偏析、分层等，并且不得有带状组织。其目的主要是为了保证酸性服役时不会氢致开裂、硫化物应力开裂和酸性腐蚀。而最后表征其工艺是否符合双抗管用热轧板则需按照相关的国际通用的DNV-2012(挪威船级社海管标准)和API SPEC-45PSL3(美国石油协会海管和抗腐蚀管标准)进行氢致开裂试验，试验结束后对相关试样进行无损探伤，探伤目的是为了找出裂纹缺陷，并对其指示长度进行测量，最后按照上述两个标准中对氢致开裂试样中允许裂纹的长度进行对比，就能确认此试样是否符合标准要求，如果不符合要求则须重新根根取样，并对不合格的管料进行报废。由于试样中夹杂物和裂纹缺陷的超声波特征十分相近，故需要一种能快速有效的识别出试样中的夹杂物和裂纹，并对裂纹进行精确定位和测长的方法，一方面用来印证该化学成份设计和连铸连轧工艺是否具备抗硫、抗酸等效果，另一方面通过精确定性和定长，既不会造成裂纹漏检，也不会把夹杂物当成裂纹，从而明显的减少不必要的根根复样和管料报废。

目前，国内外针对识别氢致开裂试样中缺陷通常都采用超声波纵波水膜法，由于氢致开裂试样中的裂纹特征是有走向和较细小分叉的面积型缺陷。故用此类直探头虽然能探出一部份裂纹，但存在如下问题：

1)超声波纵波水膜法除了对氢致开裂试样中裂纹有明显反射外，对夹杂物缺陷也会有明显的反射波。故只用此方法无法把两者区分开来。

2)为了探测到夹杂物和裂纹常用的直探头的探头直径都在10mm-16mm，频率为5MHZ，此时会有一些较小的裂纹无法探测到且用原有方法扫除面积有限，故效率低下。

3)通过大量解剖的试验样可知常用直探头的探头直径10mm-16mm，虽然已经较小但还是在测定裂纹的指示长度时偏差明显，和小分层探头对比存在明显的指示长度过长，通常误差在2.0-4.0mm。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术中超声波探伤方法无法全面有效的对氢致开裂试样中夹杂物和裂纹进行定性识别、检测效率低、易造成根根复样和管料报废等缺陷，提供一种有利于对该类缺陷进行定性判断，能够最大程度上提高检测效率，确保不会造成裂纹漏检，同时明显的减少了不必要的根根复样和管料报废的一种识别氢致开裂试样中夹杂物和裂纹的探伤方法。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种识别氢致开裂试样中夹杂物和裂纹的探伤方法，包括如下步骤：