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【摘 要】 随着经济的快速发展，油气输送管道行业成为了我国重要的经济增长，加强油气输送管道工程中对接环焊缝检测技术的研究，对我国油气输送管道工程的发展起着至关重要的作用。本文将从管道焊缝检测、环焊缝缺陷的常见类型及油气输送管道对接环焊缝检测现状与研究进展等几个方面进行分析。
【关键词】 油气输送管道;对接环焊缝;检测
一、前言
目前由于油气输送管道工程的不断壮大，油气输送管道工程中施工技术水平的提高，尤其提高对接环焊缝检测技术的问题得到了人们的广泛关注。虽然我国在此技术上有所完善和进步，但是仍然存在一些问题和不足需要改进。在建设社会主义和谐社会的新时期，进一步加强油气输送管道工程的对接环焊缝检测技术，保证施工中的安全质量，是促进油气输送管道工程发展的一个重要环节。
二、管道焊缝检测
在长距离、大口径输送管道的建设运营中，管道对接焊缝质量的检测至关重要，对表面缺陷可采用磁粉检测或渗透检测。也可以采用涡流检测，对内部缺陷可用X射线检测或超声波检测，在油气管道检测中，较多采用的方法是射线检测和超声波检测。
1、射线探伤
以前的射线检测主要采用双壁单影法，其检测速度慢、成本高、成像质量一般。目前，管线环焊缝检测采用了先进的检测工艺（如爬行器等自动检测设备等），对于管道环焊缝射线检测，一般分为X射线和射线检测。前者用于壁厚在26mm以下的管线环焊缝检测，后者多用于大壁厚、架空管或X射线探伤机难以到达的部位。由于环焊缝缺陷一般以体积性缺陷为主，如;夹渣、气孔等，故利用射线穿过介质的能量衰减，在胶片上记录缺陷是环焊缝无损检测的主要方法。由于X射线检测的清晰度、灵敏度均高于射线检测，因此，一般尽可能采用X射线检测。
射线检测的主要局限在于裂纹探测和裂纹尺寸测量方面，对裂纹探测，特别是在厚焊缝中，射线照相技术没有超声波技术可靠。另有CT技术，即计算机辅助层析成像技术，采用一面状射线束透过工件的一个层面，检测器阵列在射线束处在同一平面，通过机械驱动装置对工件表面形成一定的扫描透射，采集射线束穿过该层面的图像，实现对这一层面的检测。
2、超声检测
超声波是超声振动在介质中的传播，其实质是以波动形式在弹性介质中的传播的机械振动。超声波检测是使超声波与被检工件相互作用，根据超声波的反射、透射和散射行为，对被检工件进行缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其进行评价的一种无损检测技术。
目前无损检测技术发展趋势正由无损检测技术（NDT）向无损检测评价（NDE）方向发展，向高准确度、高可行性方向发展。超声波检测的数字化、自动化、智能化和图像化成为超声无损检测技术研究的热点，标志着超声无损检测的现代化进程。其中超声成像技术可提供直观和大量的信息，直接反映物体的声学和力学特性，有非常广阔的发展前途。
三、环焊缝缺陷的常见类型
在焊接过程中，常见的焊缝缺陷类型有裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔和形状缺陷等，其主要特点如下：
1、裂纹是指焊接材料由于局部断裂而形成的缺陷。按其产生的原因可分冷裂纹、热裂纹和再热裂纹等。裂纹外表端部形状尖锐，因此应力集中严重，对承受静拉力、冲击载荷的影响较为明显，此种缺陷存在较大的危险。
2、未熔合是指焊缝和母材金属之间，或焊缝金属之间没有熔化，造成没有结合成一体的缺陷。未熔合是一种面积型缺陷，可以分为坡口面未熔合和层间未熔合两种。这种缺陷大大减小了承载截面积，应力集中严重，该种缺陷的危害仅次于裂纹的影响。
3、未焊透指的是母材之间金属没有完全熔化，焊缝金属未能进入接头的根部而形成的缺陷。可以分为双面未焊透和单面未焊透两种。对强度、疲劳等性能有较大的影响，这种缺陷的危害主要取决于其形状、深度以及长度。
4、夹渣主要是焊缝金属中残留有别的固体物质而形成的缺陷。按形态可将夹渣分为点状、块状、条状夹渣等。夹渣属于体积型缺陷，大大减小了焊缝受力面积，夹渣的棱角容易形成应力集中，造成了交变荷载下的疲劳源。
5、气孔是指在焊接过程中，气体未能及时逸出，从而在焊缝金属内部或表面所形成了空穴造成的缺陷。按分布状态，气孔可分为单个、密集、链状和虫状气孔等。主要是由于H2和CO造成气孔缺陷，属于体积型缺陷，其减少了受力面积，深气孔可能破坏焊缝的致密性。
6、形状缺陷就是焊缝金属表面成形不好或者因为其他原因而形成的缺陷。形状缺陷包括了烧穿、焊瘤、收缩沟、弧坑、未焊满、根部内凹和咬边等类型。
四、油气输送管道对接环焊缝检测现状与研究进展
1、射线检测
在超声检测出现之前，射线检测是管道环焊缝检测的一种主要手段，发展较早，技术较成熟。射线检测原理是由于缺陷及其周围金属对射线的吸收率不同而引起X射线或γ射线的透射强度发生变化，从而据此探测出缺陷及其所在位置。X射线与γ射线除了放射源不同外，其检测原理基本相同。X射线产生的方式有多种，例如玻璃壳或陶瓷壳的真空管型低能X射线发生器、直加速器与电子回旋加速器等高能射线发生器。而大多数γ射线检测使用Co或Ir作射线源。γ射线机和X射线机相比，其主要优点是辅助设备较便宜，携带方便，且不要求电和水的供应。但是γ射线检测照片的质量通常比X射线差。射线检测的优点是在探测体积型缺陷（时非常有效，但对任一方向上的平面缺陷则不是很有效。管道对接环焊缝的射线检测，国内过去普遍采用双壁单影法（见图1），即在管道外面照相，该方法检测速度慢，成本高，质量一般。目前，已改进为采用工业管道爬行器的中心透照法（见图2），其主要优点是灵敏度高，工作效率高，一次曝光就可以完成一条对接环焊缝的检测工作。中心透照法的原理是：爬行器在管道内运动时，接到指令源的信息后，通过CPU处理，确定前进、后退、停止、曝光，通过指令源的控制完成各种操作。
图1 双臂单影法
2、超声检测
20世纪60年代，超声检测开始应用于焊缝检测。超声波可用于平面和立体两类缺陷的检测，并能测量缺陷尺寸。超声检测的灵敏度比射线检测的灵敏度高得多，如果检测方法得当，超声检测甚至能探测出闭合的裂纹。
随着管道环焊缝无损检测技术的发展，基于爬行器和机器人的焊缝检测技术均有了长足的发展。特别是大直径、厚壁管道的大量使用，对管道内检测机器人的研制和开发起了很大的推动作用。荷兰RTDBV公司是应用超声自动检测管道环焊缝的先驱，1959年成功研制了用于管道行业的Rotoscan检测系统（爬行器）。20世纪60年代，超声检测技术主要用于钢管成型焊缝检测，当时已出现了B扫描、C扫描及混合扫描的检测方式，但仅限于对手工焊缝的检测。进入80年代后，由于聚焦探头、数字化超声技术的发展，检测的信噪比得到了很大的提高，而且和计算机技术有机结合，方便了对缺陷的识别和评价。
五、加强油气输送管道对接环焊缝检测的重要性
管道的焊接施工是管道建设当中最主要的环节之一，也是影響管道工程能否满足设计要求、安全服役的关键一环。环、假如管道焊接施工质量不符合设计标准，即使管道设计再科学，钢管制造质量再精良、防腐效果再完备，其结果管道工程的前期所有工作都将付之东流。因此，为保证油气输送管道焊接施工的高质量，管道焊接施工单位除须研究新施工技术、新焊接工艺，使用新材料和先进设备外，更重要的是在施工作业中，在具备ISO9000质量体系认证资质的前提下，还需按照ISO9000质量管理和质量保证系列标准，建立起管道施工焊接质量体系。
六、结束语
通过对油气输送管道对接环焊缝检测技术的问题分析，进一步明确了对接环焊缝检测技术在油气输送管道中的应用方向。因此，在油气输送管道的后续发展中，要不断提高对接环焊缝检测技术的研究，促进油气输送管道工程的进一步发展。
参考文献：
[1]马宏伟.长输管道无损检测自动化技术的研究进展，中国机械工程，2003年
[2]刘坤.管道焊缝超声检测扫查器机械装置研究，武汉理工大学，2006年
[3]张燕宏.焊缝自动超声检验技术与设备的试验研究，合肥工业大学，2005年
【关键词】 油气输送管道;对接环焊缝;检测
一、前言
目前由于油气输送管道工程的不断壮大，油气输送管道工程中施工技术水平的提高，尤其提高对接环焊缝检测技术的问题得到了人们的广泛关注。虽然我国在此技术上有所完善和进步，但是仍然存在一些问题和不足需要改进。在建设社会主义和谐社会的新时期，进一步加强油气输送管道工程的对接环焊缝检测技术，保证施工中的安全质量，是促进油气输送管道工程发展的一个重要环节。
二、管道焊缝检测
在长距离、大口径输送管道的建设运营中，管道对接焊缝质量的检测至关重要，对表面缺陷可采用磁粉检测或渗透检测。也可以采用涡流检测，对内部缺陷可用X射线检测或超声波检测，在油气管道检测中，较多采用的方法是射线检测和超声波检测。
1、射线探伤
以前的射线检测主要采用双壁单影法，其检测速度慢、成本高、成像质量一般。目前，管线环焊缝检测采用了先进的检测工艺（如爬行器等自动检测设备等），对于管道环焊缝射线检测，一般分为X射线和射线检测。前者用于壁厚在26mm以下的管线环焊缝检测，后者多用于大壁厚、架空管或X射线探伤机难以到达的部位。由于环焊缝缺陷一般以体积性缺陷为主，如;夹渣、气孔等，故利用射线穿过介质的能量衰减，在胶片上记录缺陷是环焊缝无损检测的主要方法。由于X射线检测的清晰度、灵敏度均高于射线检测，因此，一般尽可能采用X射线检测。
射线检测的主要局限在于裂纹探测和裂纹尺寸测量方面，对裂纹探测，特别是在厚焊缝中，射线照相技术没有超声波技术可靠。另有CT技术，即计算机辅助层析成像技术，采用一面状射线束透过工件的一个层面，检测器阵列在射线束处在同一平面，通过机械驱动装置对工件表面形成一定的扫描透射，采集射线束穿过该层面的图像，实现对这一层面的检测。
2、超声检测
超声波是超声振动在介质中的传播，其实质是以波动形式在弹性介质中的传播的机械振动。超声波检测是使超声波与被检工件相互作用，根据超声波的反射、透射和散射行为，对被检工件进行缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其进行评价的一种无损检测技术。
目前无损检测技术发展趋势正由无损检测技术（NDT）向无损检测评价（NDE）方向发展，向高准确度、高可行性方向发展。超声波检测的数字化、自动化、智能化和图像化成为超声无损检测技术研究的热点，标志着超声无损检测的现代化进程。其中超声成像技术可提供直观和大量的信息，直接反映物体的声学和力学特性，有非常广阔的发展前途。
三、环焊缝缺陷的常见类型
在焊接过程中，常见的焊缝缺陷类型有裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔和形状缺陷等，其主要特点如下：
1、裂纹是指焊接材料由于局部断裂而形成的缺陷。按其产生的原因可分冷裂纹、热裂纹和再热裂纹等。裂纹外表端部形状尖锐，因此应力集中严重，对承受静拉力、冲击载荷的影响较为明显，此种缺陷存在较大的危险。
2、未熔合是指焊缝和母材金属之间，或焊缝金属之间没有熔化，造成没有结合成一体的缺陷。未熔合是一种面积型缺陷，可以分为坡口面未熔合和层间未熔合两种。这种缺陷大大减小了承载截面积，应力集中严重，该种缺陷的危害仅次于裂纹的影响。
3、未焊透指的是母材之间金属没有完全熔化，焊缝金属未能进入接头的根部而形成的缺陷。可以分为双面未焊透和单面未焊透两种。对强度、疲劳等性能有较大的影响，这种缺陷的危害主要取决于其形状、深度以及长度。
4、夹渣主要是焊缝金属中残留有别的固体物质而形成的缺陷。按形态可将夹渣分为点状、块状、条状夹渣等。夹渣属于体积型缺陷，大大减小了焊缝受力面积，夹渣的棱角容易形成应力集中，造成了交变荷载下的疲劳源。
5、气孔是指在焊接过程中，气体未能及时逸出，从而在焊缝金属内部或表面所形成了空穴造成的缺陷。按分布状态，气孔可分为单个、密集、链状和虫状气孔等。主要是由于H2和CO造成气孔缺陷，属于体积型缺陷，其减少了受力面积，深气孔可能破坏焊缝的致密性。
6、形状缺陷就是焊缝金属表面成形不好或者因为其他原因而形成的缺陷。形状缺陷包括了烧穿、焊瘤、收缩沟、弧坑、未焊满、根部内凹和咬边等类型。
四、油气输送管道对接环焊缝检测现状与研究进展
1、射线检测
在超声检测出现之前，射线检测是管道环焊缝检测的一种主要手段，发展较早，技术较成熟。射线检测原理是由于缺陷及其周围金属对射线的吸收率不同而引起X射线或γ射线的透射强度发生变化，从而据此探测出缺陷及其所在位置。X射线与γ射线除了放射源不同外，其检测原理基本相同。X射线产生的方式有多种，例如玻璃壳或陶瓷壳的真空管型低能X射线发生器、直加速器与电子回旋加速器等高能射线发生器。而大多数γ射线检测使用Co或Ir作射线源。γ射线机和X射线机相比，其主要优点是辅助设备较便宜，携带方便，且不要求电和水的供应。但是γ射线检测照片的质量通常比X射线差。射线检测的优点是在探测体积型缺陷（时非常有效，但对任一方向上的平面缺陷则不是很有效。管道对接环焊缝的射线检测，国内过去普遍采用双壁单影法（见图1），即在管道外面照相，该方法检测速度慢，成本高，质量一般。目前，已改进为采用工业管道爬行器的中心透照法（见图2），其主要优点是灵敏度高，工作效率高，一次曝光就可以完成一条对接环焊缝的检测工作。中心透照法的原理是：爬行器在管道内运动时，接到指令源的信息后，通过CPU处理，确定前进、后退、停止、曝光，通过指令源的控制完成各种操作。
图1 双臂单影法
2、超声检测
20世纪60年代，超声检测开始应用于焊缝检测。超声波可用于平面和立体两类缺陷的检测，并能测量缺陷尺寸。超声检测的灵敏度比射线检测的灵敏度高得多，如果检测方法得当，超声检测甚至能探测出闭合的裂纹。
随着管道环焊缝无损检测技术的发展，基于爬行器和机器人的焊缝检测技术均有了长足的发展。特别是大直径、厚壁管道的大量使用，对管道内检测机器人的研制和开发起了很大的推动作用。荷兰RTDBV公司是应用超声自动检测管道环焊缝的先驱，1959年成功研制了用于管道行业的Rotoscan检测系统（爬行器）。20世纪60年代，超声检测技术主要用于钢管成型焊缝检测，当时已出现了B扫描、C扫描及混合扫描的检测方式，但仅限于对手工焊缝的检测。进入80年代后，由于聚焦探头、数字化超声技术的发展，检测的信噪比得到了很大的提高，而且和计算机技术有机结合，方便了对缺陷的识别和评价。
五、加强油气输送管道对接环焊缝检测的重要性
管道的焊接施工是管道建设当中最主要的环节之一，也是影響管道工程能否满足设计要求、安全服役的关键一环。环、假如管道焊接施工质量不符合设计标准，即使管道设计再科学，钢管制造质量再精良、防腐效果再完备，其结果管道工程的前期所有工作都将付之东流。因此，为保证油气输送管道焊接施工的高质量，管道焊接施工单位除须研究新施工技术、新焊接工艺，使用新材料和先进设备外，更重要的是在施工作业中，在具备ISO9000质量体系认证资质的前提下，还需按照ISO9000质量管理和质量保证系列标准，建立起管道施工焊接质量体系。
六、结束语
通过对油气输送管道对接环焊缝检测技术的问题分析，进一步明确了对接环焊缝检测技术在油气输送管道中的应用方向。因此，在油气输送管道的后续发展中，要不断提高对接环焊缝检测技术的研究，促进油气输送管道工程的进一步发展。
参考文献：
[1]马宏伟.长输管道无损检测自动化技术的研究进展，中国机械工程，2003年
[2]刘坤.管道焊缝超声检测扫查器机械装置研究，武汉理工大学，2006年
[3]张燕宏.焊缝自动超声检验技术与设备的试验研究，合肥工业大学，2005年