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油气田建设工程无损检测之经验小谈

 海水海风海岸 2017-01-16


NDT互联网同盟兄弟们:
       作为一名无损检测工作人员,在多年工作经历中,我想就我从事的油气田建设工程无损检测方面内容浅薄的与大家分享。
       我主要工作区域在中国第二大油田—长庆油田,长庆油田坐落在祖国第二大盆地—鄂尔多斯盆地,横跨陕西、甘肃、宁夏、内蒙古、山西五省区,由于地处黄土高坡,雨水的侵蚀造成千沟万壑、梁峁交织的地貌,我们的无损检测工作基本属于野外作业,探伤人员十分辛苦,但即便作业条件如此恶劣,长庆油田在“上产5000万吨,建设西部大庆”的进程中,依然每年建成天然气净化(处理)厂、原油联合站近10座,注水站、油气增压点、转油站、天然气集气站逾百座,各类长输管道和集输管道数千千米。焊接工作量每年非常巨大,对应无损检测工作量也比较可观。
       可以这么说,油气田建设工程的无损检测,检测方法相对单一,但作为焊接的质量卫士,母材的材质、采用的焊条、焊接方法都是必须了解的。

      在长庆油气田建设工程中使用最广泛的是钢质管道,常见的有油气长输管道、集输管道、站内工艺管道、注水管道、供水管道、供热管道、消防管道等,管径覆盖¢27-1016mm范围。

      常用管线钢国家标准主要有两项,GB/T9711-2011《石油天然气工业管道输送系统用钢管》适用于石油天然气输送无缝钢管和焊接钢管,GB/T8163-2008《输送流体用无缝钢管》适用于输送流体用一般无缝钢管,一般情况下,管线钢材质多为20、Q235等低碳钢或低合金钢,其他比较少见,所以在射线检测中冷裂纹发现的几率较小,一旦我们发现裂纹或者疑似裂纹的底片,处理都非常慎重。

      另外石油天然气压力管道焊接时焊条一般选用碱性焊条,碱性焊条在焊缝金属中含氢量低,抗裂性好,冲击韧性高,但对油、水、锈敏感,容易在焊缝中产生气孔缺陷,在射线检测不合格底片中气孔缺陷超标的几率比较大。

      焊接方法中,油气田建设工程常见的就是氩弧焊打底、手工电弧焊填充盖面,在一些地方也会出现二氧化碳气体保护焊和埋弧自动焊等。射线检测底片中焊缝根部一般比较明亮,焊接方法也很好辨认。

      无损检测是对焊接过程的反馈。焊接,才是油气田建设工程中确保质量的关键环节。

      油气田建设工程焊接必须按照设计文件、焊接工艺文件进行,焊工必须有资格有责任心,还要考虑焊接前的环境因素、组对、坡口清理、预热、焊条烘烤,焊接中的层间清理、层间温度、清根,焊接后的去皮、清焊缝表面、补焊等。这些都不再一一详述,一个目的,焊接完成后,焊缝外观最终要达到我们可以进行无损检测的程度。
      在油气田建设工程中,我们无损检测人员采用的检测方法按照现在石油天然气行业标准来讲,就是射线、超声检测为主,表面和近表面缺陷以磁粉检测为主,表面开口性的细微缺陷也可用渗透检测方法进行。

      油气田建设工程中涉及的施工规范,长输管道GB50369、集输管道GB50819、注水管道SY/T4122,天然气净化厂工艺管道SY/T0460、天然气净化厂站内工艺管道GB50540、油气田立式圆筒形钢制储罐GB50128,其焊缝内部质量无损检测均执行现行标准SY/T4109-2013《石油天然气钢质管道无损检测》,这个标准是现行石油行业内的无损检测技术要求,是我们无损检测人员进行工艺文件编写和质量评级的依据。
       以上是粗略的谈了一下油气田建设工程无损检测人员必须要了解的一些相关内容,在这里就不过多延展。

      下面着重说一下我们常用的射线检测方法和其特殊所在,我们在进行射线检测时,遇到>¢100mm以上的管道我们用单壁单影外部透照,可以用打包机进行固定X定向射线机,更大管径的时候选用合适、高效的管道爬行器中心曝光,平板焊缝透照掌握好焦距、一次透照长度和曝光参数即可;

      但≤¢100mm以下的管道固定焊口,我们要互成90°进行双壁双影透照时就感觉会有些费力,因为X定向射线机不好固定,平移掌握不好,拍片又容易使焊口椭圆宽度大小不一,造成焊缝根部缺陷漏检和废片。所以我们根据经验所得,为得到质量较好的椭圆成像底片,我们做了针对小径管的平移射线机架,下面我们先通过一个工艺卡从工艺角度来看小径管的工艺要求:
      【例1】某油田一注水管道设计压力16MPa,规格¢76×9mm,材质20,采用氩弧焊打底,手工电弧焊填充盖面,按SY/T4109-2013《石油天然气钢质管道无损检测》编制射线检测工艺卡。  

编制说明:根据SY/T4109-2013《石油天然气钢质管道无损检测》标准,结合本机构的无损检测工艺规程和有关技术文件填写。工程名称、施工单位、产品材质、规格、坡口形式、焊接方法、检测标准、合格登记等条件一般在无损检测指令单中予以载明,在编制工艺卡时,编制人应根据设计文件和相关标准规范对指令中上述参数进行复核,发现错漏应及时沟通修正。

       工艺卡编号:根据本单位的规定编写。
       设备型号和焦点尺寸:根据拟采用的射线机规格型号填写。
       透照方式:根据SY/T4109-2013《石油天然气钢质管道无损检测》标准4.11.3条要求,采用双壁双影透照方式,90°方向各透照1次,呈椭圆显示。
       胶片牌号:根据拟采用的胶片牌号填写。
       显影剂配方:根据胶片厂家推荐的显影液来处理胶片显影时间和显影温度:一般20°C温度下5min时间,温度达不到此条件时,根据下图进行适当修正。随着显影液的老化程度可适当增加显影时间。

显影温度变化时显影时间修正表

温度,℃

18

20

22

24

26

时间,min

6

5

4

3

2

        定影温度和定影时间:20°C常温下10min即可,但也可根据定影液的老化程度和温度高低适当增减定影时间,新配制的定影液也可适当缩短定影时间,温度一般在16-24°C之间,温度越低定影时间越长,反之可缩短时间。
       增感屏:根据实际使用的填写。
       胶片处理:以手工处理为例来说明,如果是自动洗片机就按其使用说明书的要求处理。
       管电压、管电流和曝光时间:根据小径壁厚管的实际情况,采用高电压、短时间,这里选用管电压260kv、管电流5mA、曝光时间1min。
       焦距:根据SY/T4109-2013《石油天然气钢质管道无损检测》标准4.11.3条的要求,选择不小于600mm。
      平移距离:根据平移法计算式
                               

                                                S0=b+gL1/L2


      式中:S0——平移距离,mm;      
                L0——水平位移,mm;     
                L1——射线源到工件上表面的距离,mm;      
                L2——工件上表面到胶片的距离,mm;    
                b——焊缝宽度,mm;      
                g——椭圆开口宽度,mm。
                               S0=(b+g)L1/L2= D0+Δh (D0+Δh)(b+g)= 76+2(76+2)×(10+8) =120mm    
        板厚:指管壁母材厚度9mm。
        像质指数:根据SY/T4109-2013《石油天然气钢质管道无损检测》中的表4.4.2-2,透照厚度W=9×2+2=20mm,查表4.17.4得到要求达到的像质指数Z=11。
        检测比例:根据无损检测指令单中的要求填写。
        检测总数:根据该管道总的焊口数,再乘以检测比例得到。
        每口拍片张数:根据SY/T4109-2013《石油天然气钢质管道无损检测》标准4.11.3条的要求,每口拍片2张。
        备注:本栏填写特殊要求说明。
        编制:为在该无损检测机构注册的射线检测Ⅱ级人员。
        审核:为无损检测责任师。
        通过这个工艺卡和编制要求,可以看出,¢76×9mm小径管的射线曝光有三个要点:
        1、由于厚度变化大,需要提高宽容度,小径管曝光参数采用高电压短时间。提高管电压可以减少厚度大的部位的散射比,降低边蚀效应,底片上不同部位的黑度差将减小,在规定的黑度范围内可以容许更大的试件厚度变化范围,从而在保证灵敏度的前提下扩大一次透照的检出范围。这是区别于射线透照一般射线能量选择原则即保证穿透力的前提下选择较低能量的地方。
        2、小径管透照次数与透照厚度有关,是根据壁厚与外径之比确定的。倾斜透照椭圆成像时,当T/D0≤0.12时,相隔90°透照2次,当T/D0>0.12时,相隔120°或60°透照3次。重叠成像时则是对直径小(D0≤20mm),或壁厚大(T>8mm), 或焊缝宽(g>D0/4)的管子。这个根据经验或计算很简单,但更是在射线检测站内工艺管道小径管中常犯的错误,容易造成漏检。   
        3、小径管底片成像为椭圆显示。我们说椭圆显示,就是控制小径管椭圆影像的开口宽度。如果偏心距太大,椭圆开口宽度过大,窄小的根部缺陷(裂纹、未焊透等)有可能漏检,或者因影响畸变过大,难于评判。偏心距太小,椭圆开口宽度过小,又会使源侧焊缝与片侧焊缝根部缺陷不易分开。
       为了控制≤¢100mm以下的管道固定焊口互成90°进行双壁双影透照时椭圆影像开口宽度(上下焊缝投影最大间距)在1倍焊缝宽度左右,我们野外作业应用了平移射线机架,如图:


       这种机架在油气田建设工程无损检测中非常实用,机架按照X定向300kv射线机长度和宽度制作,前后作用呈梯形,上部用于承载机身,下部用尼龙滚轮进行管道滑行,上部和下部横梁中间采用螺丝活口,可以增长和缩短射线机头长度,上横梁管壁可以根据我们计算出来的平移距离进行记号笔划线,常见的石油天然气管道小径管,都可以不用再计算平移,按照焊口到记号笔之间的固定平移距离就可以。

      另外,机头固定后,互成90°的曝光,只要地面平坦,立起来拍完后,直接放到拍第2张。省时省力,看似简单的一个小道具,实则在油气田建设工程无损检测工作中发挥了大作用。

       以上是我根据自己在长庆油田区域无损检测工作十载的一点点浅薄经验之谈,在这个行业,并不轻松,尤其野外的无损检测作业,风里来雨里去上山下沟,薪水不高,责任不小,我们在长庆油田这片区域挥洒汗水,苦中作乐,接触的新的无损检测技术并不多,但这份辛劳却不比任何人少,大家都是同行,殊途同归,惟愿共同珍惜。

      领翼互联网同盟的兄弟们,我们的愿景:让每一个NDT专业人士更有尊严地工作,更幸福的生活。我相信这不是一句空话,我们都在为之努力奋斗,我希望中国的NDT专业人士都能更有尊严地工作,这尊严不仅体现在技术上,还要体现在收入上,技术过硬,收入更高,这样才能幸福的生活啊。新的一年到来,祝愿NDT互联盟事业蒸蒸日上,全国NDT同仁家庭和美安康!    

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