油井管超声波探伤中双晶探头的作用-飞泰检测仪器

油井管是油田生产的重要组成部分，其质量控制关系到油田的安全生产，部分油田把各类石油套管入井前的探伤检测作为安全质量控制的重要工作，探伤检测多在各井队现场进行，因此根据施工环境以及检测方法的适用性、经济性一般采用超声波手工接触法进行探伤。

为提高现场检测效率，采用管材专用双晶斜探头进行探伤，该探头在一只探头内装有朝对称方向发射声波的两个晶片，两个晶片共用一个输出输入通道，由一根数据连接线连接。在HS610e、HS600、USM35数字型超声波探伤仪上应用均能实现各晶片对声波的自收自发和一收一发的功能，可同时检测不同方向的缺陷，既保证了检测质量又提高了检测效率。

油井管超声波探伤标准

检测执行标准一般可采用GB/T5777-2008《无缝钢管超声波探伤检验方法》或JB/T4730-2005《承压设备无损检测第3部分超声检测》

探伤仪的选择

探伤仪应为脉冲反射式多通道数字超声波探伤仪，性能应符合JB/T10061的规定，其增益精度、垂直线性、水平线性和动态范围等应校准合格。

双晶探头的选择

探头内的两个晶片频率应相同，各声束轴线水平偏离角不应大于2°，主声束垂直方向不应有明显的双峰，两个晶片的灵敏度差异不超过2dB，K值差异不超过0.1。工作频率可在2.5MHz～5 MHz，晶片直径：2.5 MHz不大于15mm、5 MHz不大于10mm，楔块应加工成与管材表面曲率相同的曲面。

设备调试

(1)每次探伤前须对双晶探头两个晶片进行入射点、折射角以及两个晶片的灵敏度差异进行测试。

(2)检测灵敏度确定，选择两个晶片中灵敏度较低的晶片用1/2跨距反射找出对比式样上内壁人工缺陷的最大回波，将回波高度调到荧光屏满刻度的80%确定点位，在仪器调整状态不变的情况下，用1跨距找出外壁人工缺陷的最大回波确定点位，连接两点即为距离波幅曲线，此距离波幅曲线可为两个晶片共用。

(3)多跨距反射扫查灵敏度调试

①检测纵向缺陷调试

将探头置于与检测工件规格相符的对比试样上并充分耦合，调试探伤仪灵敏度及探测范围找到双晶探头一收一发的底波，将底波调整至荧光屏时基线末端并保持清晰可见，用灵敏度较低晶片的多跨距反射将钢管试样上的内表面或外表面人工缺陷波调整至靠近底波，但与底波之间应能清晰分辨，将缺陷回波高度调整到荧光屏满刻度的80%。然后反方向移动探头用另一个晶片找出靠近底波并清晰可见的缺陷回波，此时探头移动的距离即为检测时探头前后移动须达到的移动距离，其灵敏度和扫查范围即为检测参数，根据实际工件表面粗糙度引起的耦合损失进行耦合补偿。

②检测横向缺陷调试

将探头置于与检测工件规格相符的对比试样上并充分耦合，调整探伤仪扫查范围，用灵敏度较低晶片在距对比试样上的内表面或外表面人工缺陷500mm范围处，利用多跨距反射找出人工缺陷最大回波，将波高调整至荧光屏满刻度的80%。此时的灵敏度和扫查范围即为检测参数，再对实际工件表面粗糙度引起的耦合损失进行耦合补偿。

横向缺陷探伤

(1)探伤时转动油井管，探头在管材横向做W锯齿形移动前行，移动扫查覆盖率应不小于探头直径的15%,应保证超声波声束对石油管进行100%扫查时探头前后有不小于15%的覆盖率，双晶探头可利用对称方向的两个晶片对不同方向的缺陷进行检测，如发现缺陷信号则结合探头和缺陷波的移动方向判断出是由哪个晶片发现，从而可对缺陷进行定位和判定。

(2)采用多次跨距扫查探伤时，应转动油井管探头在管材横向做W锯齿形移动，探头左右移动扫查覆盖率应不小于探头直径的15%。扫查可分段逐次进行，扫查范围根据试样管调试的500mm范围内，探头前后移动距离应不小于2TK(T:壁厚；K:K值),完成一段整个圆周的检测后向前间隔≤900mm进行下一段检测，以保证每段检测之间不同方向的声束有10%的重复覆盖，直至完成整根管材的探伤。对发现的可疑信号则结合探头和缺陷波形的移动方向对缺陷进行定位，然后采用调试的距离一波幅曲线进行判定。

纵向缺陷探伤

(1)探伤时转动油井管，探头相对做螺旋进给，应保证超声波声束对石油管进行100%扫查时有不小于15%的覆盖率，双晶探头可利用对称方向的两个晶片对不同方向的缺陷进行检测，对发现的可疑信号结合探头和缺陷波的移动方向进行定位和判定。

(2)采用多次跨距扫查时，保持油井管稳定，探头在管材径向做W锯齿形移动，探头左右移动扫查覆盖率应不小于探头直径的15%。前后移动距离应严格采用调试时探头的移动距离，同样对发现的缺陷波可结合探头和缺陷波形的移动方向对缺陷进行定位。同时可利用缺陷波高和底波波高结合对缺陷的真伪和缺陷当量进行分析判断。笔者发现在实际探伤过程中利用缺陷波高结合底波波高判断较大尺寸裂纹及分层型缺陷准确率较高，但最终应采用距离-波幅曲线对可疑缺陷进行判定。