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摘 要:当吊卡主要承载零件为锻件时, 必须进行超声波探伤检测。介绍了国际及行业标准中超声波探伤检测的准备工作及注意事项, 详细介绍了实际检测过程中两种常用方法, 即当量计算法和距离一波幅曲线法的具体检测过程和评价标准, 并给出了钻杆吊卡超声波探伤结果。
关键词: 吊卡； 超声波检验； 探伤
油田专用钻具的评价和检测，目的是掌握其质量状况和提高使用效率，杜绝质量事故的发生，保证安全钻井生产。对钻铤、方钻杆、提升短节、配合接头、天车、游动滑车、大钩、水龙头、吊卡、吊环等进行无损检测评价——利用超声波探伤原理、漏磁探伤原理、射线探伤原理对其进行检测评定，并撰写综合评价报告。由于吊卡在起升作业中承受着巨大的拉力, 因此在生产加工过程中对吊卡的各项机械性能要求很高,必须进行探伤检测, 而超声波无损探伤是重要的检测手段之一。吊卡的主要承载零件为锻件时, 应逐件进行超声波探伤检查。本文详细介绍了2 种超声波探伤方法, 即当量计算法及距离一波幅曲线法。
1 吊卡探伤部位及注意事项
吊卡主要承载零件为吊卡主体。根据标准要求, 超声波探伤主要针对主体的承载危险截面, 即A区两耳孔上缘部位和B区中间孔部位。探伤时机选择在吊卡主体全部加工以及热处理完成之后。探伤面在加工时其光洁度应保证不低于6.3 , 且要求平整均匀, 无划伤。探伤时应从探测面上的两个互相垂直的方向进行全面扫查, 扫查覆盖面应为探头直径的15 % , 探头扫查速度不大于150mm / S 。此外, 探伤时必须考虑超声波在材质中的衰减可以选择常用超声波探伤仪及SP14型直探头, 选择2 0号机械油作为祸合剂。探伤时, 先从孔径边缘及垂直方向上进行, 为避免超声波近场区对探伤的影响, 选择从主体底面向上探测, 此时所要探测的危险截面正好处在超声波近场区的3 倍范围之外。
2 当量计算法
2.1 测定材质衰减系数
材质衰减系数由下式进行计算:
式中, a为材质衰减系数,dB / mm ; B 1、B 2为无缺陷处第一次底波和第二次底波所对应衰减器读数,dB ; x为底波声程(单程),mm。测定时, 将被探测面擦拭干净, 均匀涂上机械油,探头对准吊卡的大平底面并选择无缺陷处。
2.2 调节1:1 的扫描比例
探头对准被测面, 将第一次底波以及第二次底波前沿对准示波屏刻度的275、540处, 并用仪器上的深度粗调旋钮、深度微调旋钮以及水平旋钮对底波前沿分别进行准确定位。这样1：1 的扫描比例就调节好了, 即直接通过示波屏可得出缺陷所在深度。
2.3 调节探伤灵敏度
根据钢锻件探伤的技术要求及有关标准, 确定吊卡主体的探伤灵敏度。运用底波调节法, 先计算出275 mm 处大平底与 平底孔的分贝差, 然后再进行调节。对于大平底面, 探头对准吊卡完好区底面, 调整衰减器将第一次底波调至满刻度的80 % 处, 记录衰减器读数, 然后将衰减器读数增益34dB 。此时探伤灵敏度就调节好了。另外, 再增益8 d B 作为搜索灵敏度, 记录此时衰减器读数。
2.4 缺陷位置的测定
在被探测面上以一定的速度移动探头, 同时观察示波屏上的波形变化, 若示波屏上出现缺陷波, 并且波高超过示波屏满刻度的80%, 则记录下来。此时, 因为已经调节好1 : 1 的扫描比例, 则第一缺陷波前沿所对应的示波屏刻度即为缺陷深度。
2.5 缺陷大小的测定
动用衰减器, 将缺陷波高调至示波屏满刻度的8 0 % 处, 测量并记录衰减器读数, 然后利用下式计算缺陷大小。将衰减器读数与缺陷深度的对应点在距离波幅曲线图中表示出来, 就可以看出缺陷所在区域并据此评定该主体是否合格。
3 距离一波幅曲线法
如果不要求计算出缺陷当量孔的实际尺寸, 只需确定该缺陷是否不低于规定的l级, 那么可利用距离一波幅曲线来大致测出缺陷当量孔直径, 并对缺陷进行评定, 以提高工作效率。具体步骤为:1) 将缺陷当量孔直径小设为4和8mm, 然后设定不同的值, 可分别计算出缺陷当量孔直径为4和8mm 时, 在不同深度上的分贝值, 这样就可得一个缺陷位置与缺陷波分贝值大小的对应表。2) 根据对应表, 分别画出缺陷当量孔直径为4mm、8mm 时的距离一波幅曲线, 并注明1区、2 区、3区。其中, 1区缺陷当量孔直径小于4mm ；2区缺陷当量孔直径为4 ~ 8mm, 即为国家标准所规定3级; 而3区缺陷当量孔直径则大于8mm。若缺陷位置与缺陷分贝值大小对应点落3区, 则吊卡质量不合格。3)探伤灵敏度的扫查过程中, 若发现示波屏上有波高超过其满刻度的80 % 的缺陷波, 则调节衰减器使波高降至80% 刻度处, 记录下此时衰减
器读数, 并根据对应表查出缺陷深度。
4 应用实例
某钻杆吊卡主体高为275mm ,即被探测部位厚度(x) 为275mm, 平底孔直径为2mm,即 为2mm。现以当量计算法对其进行探伤检测。l) 将第一次底波利用衰减器调至满刻度的80%,此时衰减器读数B1为58d B ; 再将第二次底波利用衰减器调至满刻度的80 % , 此时衰减器读数B2为40dB。根据计算为34dB。3) 探头对准吊卡完好区底面,调整衰减器将第一次底波调至满刻度的80 %处, 此时衰减器读数为58dB 。将衰减器读数增益34d B 。此时探伤灵敏度就调节好了。另外, 再增益8d B作为搜索灵敏度,此时衰减器上读数为26dB。4) 在探测过程中, 在240刻度处发现一个符合要求的缺陷波, 则此时缺陷距探测面240mm。根据式得3.6 mm。5 ) 根据国家标准及行业标准吊卡探伤结果评定不得低于3级, 即缺陷当量孔直径d应满足4 5 结论
1) 距离一波幅曲线法简单快捷, 虽然不能得出缺陷当量孔的具体数值, 但能直接判断出缺陷值所在范围,从而判断吊卡是否合格。因此, 在实际超声波探伤中应用很广。2) 当量计算法能直接计算出缺陷当量孔直径, 可准确地评价吊卡质量。3) 在实际应用中, 应根据需要选择当量孔计算法或距离一波幅曲线法进行吊卡超声波探伤检测。
关键词: 吊卡； 超声波检验； 探伤
油田专用钻具的评价和检测，目的是掌握其质量状况和提高使用效率，杜绝质量事故的发生，保证安全钻井生产。对钻铤、方钻杆、提升短节、配合接头、天车、游动滑车、大钩、水龙头、吊卡、吊环等进行无损检测评价——利用超声波探伤原理、漏磁探伤原理、射线探伤原理对其进行检测评定，并撰写综合评价报告。由于吊卡在起升作业中承受着巨大的拉力, 因此在生产加工过程中对吊卡的各项机械性能要求很高,必须进行探伤检测, 而超声波无损探伤是重要的检测手段之一。吊卡的主要承载零件为锻件时, 应逐件进行超声波探伤检查。本文详细介绍了2 种超声波探伤方法, 即当量计算法及距离一波幅曲线法。
1 吊卡探伤部位及注意事项
吊卡主要承载零件为吊卡主体。根据标准要求, 超声波探伤主要针对主体的承载危险截面, 即A区两耳孔上缘部位和B区中间孔部位。探伤时机选择在吊卡主体全部加工以及热处理完成之后。探伤面在加工时其光洁度应保证不低于6.3 , 且要求平整均匀, 无划伤。探伤时应从探测面上的两个互相垂直的方向进行全面扫查, 扫查覆盖面应为探头直径的15 % , 探头扫查速度不大于150mm / S 。此外, 探伤时必须考虑超声波在材质中的衰减可以选择常用超声波探伤仪及SP14型直探头, 选择2 0号机械油作为祸合剂。探伤时, 先从孔径边缘及垂直方向上进行, 为避免超声波近场区对探伤的影响, 选择从主体底面向上探测, 此时所要探测的危险截面正好处在超声波近场区的3 倍范围之外。
2 当量计算法
2.1 测定材质衰减系数
材质衰减系数由下式进行计算:
式中, a为材质衰减系数,dB / mm ; B 1、B 2为无缺陷处第一次底波和第二次底波所对应衰减器读数,dB ; x为底波声程(单程),mm。测定时, 将被探测面擦拭干净, 均匀涂上机械油,探头对准吊卡的大平底面并选择无缺陷处。
2.2 调节1:1 的扫描比例
探头对准被测面, 将第一次底波以及第二次底波前沿对准示波屏刻度的275、540处, 并用仪器上的深度粗调旋钮、深度微调旋钮以及水平旋钮对底波前沿分别进行准确定位。这样1：1 的扫描比例就调节好了, 即直接通过示波屏可得出缺陷所在深度。
2.3 调节探伤灵敏度
根据钢锻件探伤的技术要求及有关标准, 确定吊卡主体的探伤灵敏度。运用底波调节法, 先计算出275 mm 处大平底与 平底孔的分贝差, 然后再进行调节。对于大平底面, 探头对准吊卡完好区底面, 调整衰减器将第一次底波调至满刻度的80 % 处, 记录衰减器读数, 然后将衰减器读数增益34dB 。此时探伤灵敏度就调节好了。另外, 再增益8 d B 作为搜索灵敏度, 记录此时衰减器读数。
2.4 缺陷位置的测定
在被探测面上以一定的速度移动探头, 同时观察示波屏上的波形变化, 若示波屏上出现缺陷波, 并且波高超过示波屏满刻度的80%, 则记录下来。此时, 因为已经调节好1 : 1 的扫描比例, 则第一缺陷波前沿所对应的示波屏刻度即为缺陷深度。
2.5 缺陷大小的测定
动用衰减器, 将缺陷波高调至示波屏满刻度的8 0 % 处, 测量并记录衰减器读数, 然后利用下式计算缺陷大小。将衰减器读数与缺陷深度的对应点在距离波幅曲线图中表示出来, 就可以看出缺陷所在区域并据此评定该主体是否合格。
3 距离一波幅曲线法
如果不要求计算出缺陷当量孔的实际尺寸, 只需确定该缺陷是否不低于规定的l级, 那么可利用距离一波幅曲线来大致测出缺陷当量孔直径, 并对缺陷进行评定, 以提高工作效率。具体步骤为:1) 将缺陷当量孔直径小设为4和8mm, 然后设定不同的值, 可分别计算出缺陷当量孔直径为4和8mm 时, 在不同深度上的分贝值, 这样就可得一个缺陷位置与缺陷波分贝值大小的对应表。2) 根据对应表, 分别画出缺陷当量孔直径为4mm、8mm 时的距离一波幅曲线, 并注明1区、2 区、3区。其中, 1区缺陷当量孔直径小于4mm ；2区缺陷当量孔直径为4 ~ 8mm, 即为国家标准所规定3级; 而3区缺陷当量孔直径则大于8mm。若缺陷位置与缺陷分贝值大小对应点落3区, 则吊卡质量不合格。3)探伤灵敏度的扫查过程中, 若发现示波屏上有波高超过其满刻度的80 % 的缺陷波, 则调节衰减器使波高降至80% 刻度处, 记录下此时衰减
器读数, 并根据对应表查出缺陷深度。
4 应用实例
某钻杆吊卡主体高为275mm ,即被探测部位厚度(x) 为275mm, 平底孔直径为2mm,即 为2mm。现以当量计算法对其进行探伤检测。l) 将第一次底波利用衰减器调至满刻度的80%,此时衰减器读数B1为58d B ; 再将第二次底波利用衰减器调至满刻度的80 % , 此时衰减器读数B2为40dB。根据计算为34dB。3) 探头对准吊卡完好区底面,调整衰减器将第一次底波调至满刻度的80 %处, 此时衰减器读数为58dB 。将衰减器读数增益34d B 。此时探伤灵敏度就调节好了。另外, 再增益8d B作为搜索灵敏度,此时衰减器上读数为26dB。4) 在探测过程中, 在240刻度处发现一个符合要求的缺陷波, 则此时缺陷距探测面240mm。根据式得3.6 mm。5 ) 根据国家标准及行业标准吊卡探伤结果评定不得低于3级, 即缺陷当量孔直径d应满足4
1) 距离一波幅曲线法简单快捷, 虽然不能得出缺陷当量孔的具体数值, 但能直接判断出缺陷值所在范围,从而判断吊卡是否合格。因此, 在实际超声波探伤中应用很广。2) 当量计算法能直接计算出缺陷当量孔直径, 可准确地评价吊卡质量。3) 在实际应用中, 应根据需要选择当量孔计算法或距离一波幅曲线法进行吊卡超声波探伤检测。