一种P550材料在役采油钻杆的相控阵超声波检测工艺的制作方法

一种p550材料在役采油钻杆的相控阵超声波检测工艺
技术领域
1.本发明涉及无损检测技术领域，具体为一种p550材料在役采油钻杆的相控阵超声波检测工艺。


背景技术：

2.采油钻杆时钻孔工具中连接钻头、用以传递动力的杆件，p550材料是高氮铬锰无磁不锈钢。该钢种具有高耐力和韧性，以及钻探环境下的高耐腐蚀性，采用p550材料制成的钻杆可以承受更高强度的工作，钻杆在使用之后需要对钻杆进行内外壁的环向，轴向，及斜向表面槽进行缺陷检测，本发明针对p550材质的在役钻杆焊缝针对性的制作了不同规格的缺陷试块，验证了缺陷发现的能力，并对不同规格工件所使用的探头、楔块机型测试，最终定型最优的工艺。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
4.本发明一种p550材料在役采油钻杆的相控阵超声波检测工艺，包括如下步骤：
5.s1、待检钻杆进行清洗，将表面油污、黏着物等干扰扫查的杂质用机油擦除；
6.s2、测量待检钻杆的外径及厚度，根据规格表选择探头和楔块组合，连接探头、楔块和主机，打开主机进行参数设定；
7.s3、在机器上编制扫查方案，根据焊接坡口类型、厚度和工件直径，输入机器后，按上表规定的扫查方式进行设置；
8.s4、在专用试块上调整声速，进行灵敏度tcg曲线设置；
9.s5、在待检工件上固定扫查器，连接探头和编码器；
10.s6、按工艺要求设置探头偏置距离；
11.s7、沿着焊缝推动探头，检查扫查轨迹是否正确；
12.s8、在环焊缝标记0点位置，开始扫查，从0点位置向前或顺时针推动探头，同时观察扫查图谱，避免掉帧；
13.s9、扫查完毕后存储扫查结果，如有其他同工件需要检验，重复步骤s5-s9，如有不同规格待检工件，重复步骤s2-s9；
14.s10、在设备上，或将扫查结果文件拷贝到电脑，使用专用软件对扫查谱图进行评估，如发现有超标缺陷，需要对缺陷进行定位，并按照扫查结果显示的位置，用卷尺标记在工件上；
15.s11、编制检验报告。
16.作为本发明的一种优选技术方案，上述检测步骤中分别使用脉冲反射法横波(35
°
～89
°
)、脉冲反射法纵波(-30
°
～30
°
)和一发一收纵波(40
°
～89
°
)对三种钻杆尺寸的钻杆内部槽进行检测。
17.作为本发明的一种优选技术方案，检测设备分别对规格分别为
corrosion,4dm7
×
4-a27。
32.作为本发明的一种优选技术方案，对钻杆的检测缺陷分别为，钻杆内外壁的裂纹类缺陷和内壁的腐蚀缺陷。
33.本发明的有益效果是：
34.1、该p550材料在役采油钻杆的相控阵超声波检测工艺，p550不锈钢材质的声衰减较小，可以使用横波或纵波进行检测，均有比较理想的效果。
35.2、该p550材料在役采油钻杆的相控阵超声波检测工艺，对于外壁裂纹类缺陷，可以使用横波斜入射的方式检测。由于该不锈钢属于无磁不锈钢，为提高表面检测效率，也可以考虑使用涡流阵列对外壁扫查。
36.3、该p550材料在役采油钻杆的相控阵超声波检测工艺，对于内壁裂纹类缺陷，需要区别对待不同方向的缺陷，对于环向缺陷，超声波声程近似于平板检测的效果，即常规横波扇扫或小角度纵波扇扫均可直接扫查到内壁。而对于轴向或斜向缺陷，需要先计算被检钻杆的壁厚外径比，即thk/od。如果该比值小于等于0.2，其检测方式可类似于薄壁管，常规横波扇扫或小角度纵波扇扫均可直接扫查到内壁。而若该比值大于0.2，其检测方式应与厚壁管类似，常规横波扇扫的最小角度通常无法扫查到内壁，因此需考虑使用较小角度的纵波扇扫。
37.4、该p550材料在役采油钻杆的相控阵超声波检测工艺，对于内壁腐蚀缺陷，虽然本次实验无对应的人工缺陷用于验证效果，但通过试块底波幅度及信噪比可见，利用纵波0度线扫或dla均应可以有效地检测腐蚀类缺陷。
38.5、该p550材料在役采油钻杆的相控阵超声波检测工艺，对于不锈钢材料的超声波检测，通常应在满足穿透能力，考虑衰减水平的前提下，由简到难的选择检测方法，主要原因有两点，第一，横波比纵波具有更好的分辨率及最小缺陷检出能力，如穿透力较好，材料衰减较弱则应优先选用横波检测；第二，常规的脉冲反射法比一发一收法具有更好的普查能力，dma探头通常需要做分区聚焦扫查，以在指定检测区域获得的合适的灵敏度，否则无法发现焦点区域外的缺陷，而脉冲反射法可不使用聚焦进行初扫，快速高效地发现缺陷。
39.6、该p550材料在役采油钻杆的相控阵超声波检测工艺，实际检测时，无论选择何种方法，均应使用相应的弧度楔块以提高耦合效果。
附图说明
40.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
41.在附图中：
42.图1是本发明一种p550材料在役采油钻杆的相控阵超声波检测工艺的流程图。
具体实施方式
43.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
44.实施例：如图1所示，本发明一种p550材料在役采油钻杆的相控阵超声波检测工艺，包括如下步骤：
45.s1、待检钻杆进行清洗，将表面油污、黏着物等干扰扫查的杂质用机油擦除；
46.s2、测量待检钻杆的外径及厚度，根据规格表选择探头和楔块组合，连接探头、楔块和主机，打开主机进行参数设定；
47.s3、在机器上编制扫查方案，根据焊接坡口类型、厚度和工件直径，输入机器后，按上表规定的扫查方式进行设置；
48.s4、在专用试块上调整声速，进行灵敏度tcg曲线设置；
49.s5、在待检工件上固定扫查器，连接探头和编码器；
50.s6、按工艺要求设置探头偏置距离；
51.s7、沿着焊缝推动探头，检查扫查轨迹是否正确；
52.s8、在环焊缝标记0点位置，开始扫查，从0点位置向前或顺时针推动探头，同时观察扫查图谱，避免掉帧；
53.s9、扫查完毕后存储扫查结果，如有其他同工件需要检验，重复步骤s5-s9，如有不同规格待检工件，重复步骤s2-s9；
54.s10、在设备上，或将扫查结果文件拷贝到电脑，使用专用软件对扫查谱图进行评估，如发现有超标缺陷，需要对缺陷进行定位，并按照扫查结果显示的位置，用卷尺标记在工件上；
55.s11、编制检验报告。
56.其中，上述检测步骤中分别使用脉冲反射法横波(35
°
～89
°
)、脉冲反射法纵波(-30
°
～30
°
)和一发一收纵波(40
°
～89
°
)对三种钻杆尺寸的钻杆内部槽进行检测。
57.其中，检测设备分别对规格分别为其中，检测设备分别对规格分别为和的钻杆进行内外壁的环向、轴向和斜向表面槽的缺陷进行检测。
58.其中，对规格为的钻杆分别进行外壁的环向、轴向和斜向表面槽的缺陷检测：
59.对于外壁的缺陷，由于钻杆表面光滑，探头可以放置于缺陷正上方检测，因此从理论上，横波脉冲反射法(pe-sw)和纵波一发一收(pc-lw)均可检测到外壁各个方向的缺陷，但实际情况，由于a27的dma探头体型较大，在检测轴向缺陷和斜向缺陷时，探头较难于工件外型很好的贴合，一发一收的声波也难以有效地到达被检测区域，因此检测发现，dma探头的效果不如体型较小的a10线阵探头。
60.其中，对规格为的钻杆分别进行内壁的环向、轴向和斜向表面槽的缺陷检测：
61.分别使用脉冲反射法横波(35
°
～89
°
)、脉冲反射法纵波(-30
°
～30
°
)和一发一收纵波(40
°
～89
°
)对钻杆内部槽进行检测，除了dma探头由于耦合接触原因，无法检测到内部斜向槽，其他缺陷均可被3种方法清晰地发现。
62.其中，对规格为的钻杆分别进行外壁的环向、轴向和斜向表面槽的缺陷检测：
63.外壁缺陷检测效果与规格为的钻杆几乎一致。
64.其中，对规格为的钻杆分别进行内壁的环向、轴向和斜向表面槽
的缺陷检测：
65.分别使用脉冲反射法横波(35
°
～89
°
)、脉冲反射法纵波(-30
°
～30
°
)和一发一收纵波(40
°
～89
°
)对钻杆内部槽进行检测，由于被检钻杆规格为115mm
×
28mm，thk/od＝28
÷
115＝0.24，因此斜入射法从圆周面扫查时需要非常小的角度才有可能覆盖到内壁，经过检测，即使35
°
也无法检测到内壁的轴向槽及斜向槽，纵波扇扫可检测到全部缺陷，且底波清晰，信噪比非常好，横波扇扫及dma均仅能检测到内壁环向槽。
66.其中，对规格为的钻杆分别进行外壁的环向、轴向和斜向表面槽的缺陷检测：
67.外壁缺陷检测效果与上述两段规格为和和的钻杆几乎一致。
68.其中，对规格为的钻杆分别进行内壁的环向、轴向和斜向表面槽的缺陷检测：
69.分别使用脉冲反射法横波(35
°
～89
°
)、脉冲反射法纵波(-30
°
～30
°
)和一发一收纵波(40
°
～89
°
)对钻杆内部槽进行检测，由于被检钻杆规格为205mm
×
49mm，thk/od＝49
÷
205＝0.239，因此与115钻杆类似，纵波扇扫可检测到全部缺陷，且底波清晰，信噪比非常好，而横波扇扫及dma均仅能检测到内壁环向槽。
70.其中，主机的型号为：omniscan x3，omniscan mx2。
71.其中，使用的探头规格为：5l16a10,7.5dla-corrosion,4dm7
×
4-a27。
72.其中，对钻杆的检测缺陷分别为，钻杆内外壁的裂纹类缺陷和内壁的腐蚀缺陷。
73.其中，规格表的数据为：
74.[0075][0076]
工作原理：拆卸下来的待检钻杆经过清理后，根据待检工件规格(直径/厚度)选择探头和楔块的组合。连接好设备后，在专门制作的试块上进行设备的调试和校准，并制作tcg曲线。将调试好的探头固定于扫查器上，连接好编码器，对钻杆环缝进行0位标记，随后在扫查器上顺时针推动探头，同时观察仪器屏幕的扫查图谱，完成一整圈扫查后，保存扫描结果。在电脑上使用配套软件对扫查图谱进行评估，如有缺陷，按照图谱显示的距离，标记在工件上，并出具报告。
[0077]
最后应说明的是：在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0078]
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0079]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。