弯头标准

使用相控阵技术检测管道弯头的优势和劣势相控阵（PA）技术具有多个优势特性：数据分辨率高，成像质量好，以及覆盖区域大。当检测人员使用相控阵仪器检测管线时，通常会感受到检测效率的提高，因为相控阵技术提供的图像更容易判读，可以获得更高的检出率，而且检测结果受操作人员技能的影响更小。以前在管道弯头的相控阵检测中，主要是由于物理方面的一些限制，这些优势特性没有完全体现出来。管道弯头表面形状从拱腹的凹面到拱背的凸面的变化，以及所需覆盖的较大的管径范围，对于现有的相控阵设备来说，尤其是难于解决的问题。由于大型刚性相控阵探头不适于检测管道弯头的曲面，因此检测人员需要选择较小的常规UT探头进行逐点抽查，而这种检测方式需要在管道上画出栅格，并记下每个栅格区域的检测结果。这种方式有以下几个缺点：缓慢乏味，高度依赖操作人员的技能，而且检测人员无法获得由相控阵技术提供的易于判读的图像。使用常规UT小底面探头完成管道弯头的腐蚀成像操作使用射线成像方法检测堆焊管道弯头的难题为了保护输送腐蚀性液体的管道，可以在管道的内壁涂上一层防腐材料。例如，碳钢管道的内壁通常会以堆焊方式覆盖一层金属，如：镍基合金。带有堆焊层的管道非常容易产生点蚀和分层缺陷，因此定期检查至关重要。除了常规UT检测之外，检测堆焊管道的一种典型的方法是射线成像。然而，使用射线成像技术检测管道弯头存在着几个缺点。首先，进行射线成像检测之前，必须要停止管道中液体的流动，清空管道，拆下弯头，并将弯头送至其他地方进行检测。其次，检测过程会持续大约1天半的时间，因此从时间方面看，这种方式可谓效率低下，也因而增加了成本。第三，这种检测方式会给操作人员带来一些风险，如：管道弯头通常处于离地面较高的位置，非常沉重，而且管道内的物质处理起来较为危险。使用FlexoFORM扫查器检测管道弯头的相控阵解决方案为了解决堆焊管道弯头检测中存在的固有问题，奥林巴斯开发了一种用于检测管道弯头的柔性超声相控阵探头和扫查器，即FlexoFORM解决方案。这种创新型探头和扫查器解决方案可以对整个管道弯头进行高分辨率的厚度成像操作，从而可使检测人员更容易地对管道弯头的状态做出准确的判读。根据FlexoFORM扫查器所提供的准确信息，检测人员可以迅速可靠地评估管道弯头的剩余使用寿命，并制定维修和维护的要求。FlexoFORM解决方案包含3个主要部分：一个柔性相控阵探头、局部水浸楔块（用于检测多种不同直径的管道），以及一个可提供相对于工件表面的定位信息且可平稳移动的扫查器。 FlexoFORM解决方案的组件堆焊管道弯头的点蚀和分层检测的结果检测人员使用射线成像方式对堆焊管道弯头进行完整的扫查，要花费一天多的时间才能完成，而使用FlexoFORM解决方案，则只需要比射线成像少得多的时间在现场就可以完成检测。FlexoFORM扫查器可以在管线仍然操作的状态下对管道弯头进行扫查，从而不仅可以节省时间，还节省了成本。此外，这种方案还解决了从管道上拆下弯头并将弯头送到射线成像检测地点所涉及的一些安全问题。本文所述实例中所使用的被测样件是一段内壁包有镍质堆焊层的碳钢管道。管道弯头的外径为16英寸，壁厚为23毫米。FlexoFORM扫查器探头使用一个由4个晶片形成的声束孔径，提供1 × 2毫米的分辨率。包括准备时间在内，整个弯头的检测时间约为35分钟。在不同堆焊通道之间的结合处出现的点蚀为了证明FlexoFORM扫查器可以提供清晰准确的结果，我们使用了一个来自生产线的样本进行比较。管道样本在长度方向上被一切两半，我们可以看到堆焊通道，以及在两种焊接通道之间的结合处产生的点蚀缺陷。OmniScan仪器上的C扫描和B扫描图像表明由相控阵技术提供的高分辨率图像如何有助于检测人员轻松地解读和诊断弯头上的缺陷。操作人员可以更容易地辨别堆焊层中的点蚀和未熔合缺陷。两种焊接通道之间的结合处被标记为易受点蚀的区域，特别是当堆焊层和基底材料之间出现了未熔合的地方。这种信息可使检测人员更好地评估管道弯头的剩余使用寿命，并优化检测计划。C扫描和B扫描中的数据表明弯头存在着点蚀和堆焊层未熔合缺陷FlexoFORM扫查器解决方案的优势特性的总结FlexoFORM相控阵解决方案有助于检测人员解决管道弯头检测中的一些难题，并成功探测到堆焊管道的点蚀和分层缺陷。检测人员可以在现场无需停止管道操作的情况下，对其整个弯头进行扫查。柔性相控阵探头利用相控阵技术可以使检测人员观察到高级、高清图像，而且，扫查器的编码器还有助于为整个管道弯头的厚度进行成像操作。这种解决方案的性价比很高，使用方便，而且可用于检测多种直径的管道。

【概述】中国材料与试验团体(Chinese Standards for Testing and Materials) （简称 CSTM）标准委员会在2020年9月25日发布了团体标准T/CSTM 00214-2020《无损检测 超声检测 凸曲面斜入射试块的制作与检验方法》，并于2020年12月25日正式实施。本文是对该标准内容进行解读。【标准制定背景】当前锻造、铸造、制管、焊缝及探头等厂家，在进行曲面检测的角度探头校准时，国内外仪器和生产使用单位均不能确认或出具曲面检测斜探头角度校准证书。为了降低生产成本，在符合工业产品生产适用性的前提下，需要简化方法过程，降低各项操作要求。我们通过发明制作了该曲面试块（或称为：3号校准试块—脚跟试块），保证了其具备可追溯性，也确保了工业生产中曲面检测斜探头使用中角度磨损的准确测量。一直以来，对于检测凸曲面工件的标定，在世界各国尚没有统一的校准试块。国内外超声波探头制造厂家和第三方校准实验室均不能出具曲面斜探头的测试报告，原因是没有合适的校准试块。脚跟试块的发明填补了这一空白，对产业发展起引领作用：（a）适用井口及采油树专用件井口及采油树专用件是指在石油、天然气钻井开采过程中，安装在陆上井口，用于控制气、液（油、水等）流体压力和方向，悬挂套管、油管，并密封油管与套管及各层套管环形空间的井口装置中的零部件，包括采油树阀、悬挂器、套管头、油管头、四通、法兰等。（b）适用深海设备专用件深海设备专用件是指用于制造深海油气设备的零部件，由于深海油气设备的安装操作难度高及使用环境恶劣，相较于陆上井口设备，深海油气设备对专用件的承压、抗腐蚀等各项性能指标和可靠性有着更高的要求，包括深海采油树、管汇、阀体等。（c）适用压裂设备专用件压裂设备专用件是开采页岩油气压裂作业设备的核心部件，包括压裂泵缸体、封井器、井口球阀、投球器、活动弯头、油壬、蜡球管汇、压裂管汇等。（d）适用钻采设备专用件钻采设备专用件是指勘探和开采油气的全套机械设备的零部件，包括防喷器壳体、活塞、顶盖、管汇等。【目的和意义】超声波探伤仪和探头的标定工作，目前主要的标准试块为V1(IIW1)船形试块和V2(IIW2)牛角试块，它们的作用主要为水平线性、垂直线性、动态范围、灵敏度余量、分辩力、盲区、探头的入射点、折射角等，探头的检测面为平面。而脚跟试块与船形试块或牛角试块的作用基本相同，但探头的检测面均为凹曲面。工件面的形状通常为平面和曲面，平面作为检测面的探伤工作，其仪器和探头标定为船形试块和牛角试块；曲面作为检测面的探伤工作，其仪器和探头标定全世界范围内没有检测试块。曲面锻件的超声波周向斜探测缺陷精确定位，在国际上一直没有标准试块调试。如何确定曲面锻件检测的角度、扫描速度及零点，成为无损检测领域重大难题。工件周向斜探测缺陷的检测，国际上采用的探伤方法主要是内外径缺口上获得的第一个反射的峰值之间连接一条线，建立振幅的基准线。但对缺陷的精度定位无法保证，现有的对比试块均无法满足角度、速度及零点标定工作。本标准有利于锻造、铸造、制管、焊缝及仪器、探头等厂家，在进行曲面工件检测的校准工作。本标准是基础通用标准，提供了曲面工件斜探头检测方法中的一种检测工艺验证技术，解决了这一检测工艺验证技术标准空缺的问题。因此，研制曲面斜探头的校准试块，精确标定出探头的入射点、折射角和扫描零点，进而实现准确的定位探伤，已经成为超声波检测亟待解决的重要课题。设计者通过长期探伤工作总结和归纳，设计出用于标定曲面斜探头的脚跟试块，并申报了中国国家发明专利和美国发明专利，均获得授权。【标准介绍】本标准是基础通用标准，在凸曲面工件斜探头检测方法中，提供了一种检测工艺验证技术，解决了这一检测工艺验证技术标准空缺的问题。适用范围：本标准的实施主体为厂家、用户及有关的检测机构等。本标准有利于超声波周向斜探测缺陷精确定位，可有效地判定曲面锻件的缺陷位置，利于后道工序是否加工或判废的制造过程，充分发挥探伤检测方法的潜力与优势。本标准有利于锻造、铸造、制管、焊缝及仪器、探头等厂家，在进行曲面工件检测的入射点、折射角、扫描零点和声速等探头校准工作。本标准发布后，有利于把握产品质量，给全球同行业带来良好的社会效益和一定的经济效益。本标准主要内容：范围；规范性引用文件；术语和定义；尺寸；材料；制备；标记；使用方法；证书；附录A(规范性附录)校准试块的特性和用途。探头的入射点通常采用“棱角反射法”进行标定。脚跟试块主要解决的难题是折射角的测定和扫描零点的确定。之所以将脚跟试块设计为半圆体与长方体的组合形状，是因为当探头沿试块的圆周面做周向运动时，折射声束的传播方向发生变化，当垂直于试块底面或矩形槽面时，声波发生全反射，探头接收的回波最大，由此可根据探头入射点处的角度刻度值得到折射角的大小。一般来说，通过调整仪器检测范围和扫描速度来确定时基线扫描零点的方法是，利用试块上已知声程差的两个反射面的回波来校准时基线刻度值，即可消除探头延迟块声程影响而获得金属中的声程。脚跟试块为轴对称形状，探头可从圆周体两侧以完全相同角度入射并获得全反射回波，但两者的声程不同，在矩形槽一侧为S1＝30＋Rcosβ，在无矩形槽一侧为S2＝60＋Rcosβ，如图所示，两者之间有固定的声程差30 mm，恰好满足确定扫描零点所需的条件。图 跟脚试块的设计及工作原理脚跟试块既要满足曲面斜探头的特殊标定要求，同时还需兼顾测试仪器性能和校验探伤灵敏度等一般用途，因此试块的尺寸设计至关重要。当折射声束垂直试块底面和矩形槽面传播时，探头与反射面之间声程应大于2倍探头近场区长度，可以避免近场区影响而造成的测量结果误差。对于晶片尺寸为13 mm×13 mm的2.5 MHz斜探头，波长λ＝C/f＝（3230×103）/（2.5×106）＝1.29 mm，则近场区长度：由于试块半径R一般大于30 mm，因此选择矩形槽面距水平圆心线30 mm可以满足声程不小于2N的最低要求。将长方体高度设计为60 mm，既使声程大于2N，还使声程差S2－S1＝30 mm足够大。【标准特点】本标准具有先进性，填补了世界同行业空白。船形试块和牛角试块的应用对象均为平面件产品。截至目前，对于检测凸曲面工件的凹曲面斜探头的标定，在世界各国尚没有统一的校准试块。脚跟试块保证了曲面斜探头对检出缺陷的精确定位，提高了凸曲面锻件、铸件和管件等形状产品的周向超声波检测的水平；同时，它还能“一块多用”，用来测试仪器性能（包括相控阵超声仪器）和校验灵敏度。本标准具有创新性，该标准标定了曲面斜探头入射点、折射角和扫描零点的校准试块，称为脚跟试块（或命名为3号试块）。本标准有利于锻造、铸造、制管、焊缝及仪器、探头等厂家，在进行曲面工件检测的角度探头校准工作。之前采用的校准试块为GB/T19799.1（等同ISO 2400）规定的1号船形试块或GB/T19799.2（等同ISO 7963）规定的2号牛角试块，均为平面探头。本标准是基础通用标准，提供了曲面工件斜探头检测方法中的一种检测工艺验证技术，解决了这一检测工艺验证技术标准空缺的问题。中国专利授权号：201410166754.4；美国发明专利授权号：US009810667B2。【标准应用】本标准适用于航空航天、造船、兵器、石油化工、汽车、采矿和核电等领域的曲面锻件缺陷的超声检测。这系例试块除了可以用来标定检测面为曲面探头的入射点、折射角和扫描零点，也可以测量仪器的水平线性、垂直线性、动态范围等性能指标。本标准规定了校准试块的尺寸、材料、制造，以及用它对超声检测设备进行曲面工件检测校准和校验的使用方法。本标准有利于锻造、铸造、制管、焊缝及仪器、探头等厂家，在进行曲面工件检测的角度探头校准工作。脚跟试块不仅能准确测定曲面斜探头的入射点和声束角度等，还为平面斜探头改制为曲面斜探头以及曲面斜探头使用磨损后维修提供了测量手段，扩大了检测范围，实现了更多领域的检测。脚跟试块的问世一定能为钢铁产品质量提升发挥重要作用，并带来良好的社会效益和经济效益。CSTM的建立和发展坚持以市场需求为导向，始终以推进无损检测基本方法建设为导向，以科研成果快速转化为目标，以确保钢铁产业链的高质量发展为己任。T/CSTM 00214-2020《无损检测 超声检测 凸面斜入射试块制造与检验方法》标准的建立，探索了凸曲面产品检测技术创新过程中标准化同步发展的新模式，最大限度地缩短技术创新与产品质量的关系，践行前沿技术研究成果直接转化为先进标准的新理念，加快推动新时代制造业高质量发展。【标准制定单位构成】主要起草单位有：南京迪威尔高端制造股份有限公司，中国特种设备检测研究院，山东瑞祥模具有限公司，钢研纳克检测技术股份有限公司，常州超声电子有限公司，卡麦隆(上海)机械有限公司。

2020年12月24日，《固定污染源废气 醛、酮类化合物的测定 溶液吸收-高效液相色谱法》（HJ 1153-2020）和《环境空气 醛、酮类化合物的测定 溶液吸收-高效液相色谱法》（HJ 1154-2020）两项标准正式发布，并将于2021年3月15日正式实施。 为了更好地帮助客户深入掌握标准要求，崂应现将标准简析如下：1.标准中规定的醛、酮类化合物有哪些？本标准适用于固定污染源有组织排放废气中甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮、丙醛、丁烯醛、2-丁酮、正丁醛、苯甲醛、异戊醛、正戊醛、正己醛共12 种醛、酮类化合物的测定。2.方法检出限和测定下限为多少？当采集有组织排放废气20L（标准状态下干烟气）时，方法的检出限为0.01mg/m3~0.02mg/m3，测定下限为0.04mg/m3~0.08mg/m3。3.需要哪些采样仪器和设备？1）烟气采样器：具有抗负压功能，采样流量0.2 L/min ~1.5L/min，采样管为硬质玻璃或氟树脂材质，应具备加热和保温功能，加热温度≥120℃。2）连接管：聚四氟乙烯软管或内衬聚四氟乙烯薄膜的硅橡胶管；3）棕色气泡吸收瓶：75mL。4.如何进行现场采样？a)采样位置和采样点1）采样位置：采样位置应避开涡流区，如果同时测定排气流量，采样位置应该优先选择垂直管段，应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于6倍直径和距上述部件不小于3倍直径处。2）采样点：由于气态污染物在采样断面内一般混合均匀，可取靠近烟道中心的一点作为采样点。b)采样参数的测定采样参数包括烟温、流速、含湿量，具体测定方法参照HJ 397 标准中“6排气参数的测定”。c)采样方法1）预热采样管，打开采样管加热电源，将采样管加热到≥120℃；2）串联三支各装有50mL DNPH（2,4-二硝基苯肼）饱和溶液的棕色气泡吸收瓶，与烟气采样器连接，如下图所示；3）正式采样前，排气应先通过旁路吸收瓶，将吸收瓶前管路的空气置换干净；4）接通采样管路，设置采样流量，以0.2L/min ~0.5L/min的流量，连续采集1h，或在1h内以等时间间隔采集3个~4个样品，流量波动应不大于±10%；5）采样结束后，切断采样泵和吸收瓶之间气路，抽出采样管，取下吸收瓶6）用密封帽密封吸收瓶，样品应于4℃以下密封避光冷藏保存，样品采集后3日之内完成试样制备，制备好得试样在3日内完成分析。7）将同批采样的三支装有50mL DNPH饱和溶液的棕色气泡吸收瓶带到采样现场但不进行样品采集，随样品一同运回实验室，作为运输空白样品。 1.标准中规定的醛、酮类化合物有哪些？ 用于环境空气和无组织监控点空气中甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮、丙醛、丁烯醛、2-丁酮、正丁醛、苯甲醛、异戊醛、正戊醛、正己醛、邻甲基苯甲醛、间甲基苯甲醛、对甲基苯甲醛和2,5-二甲基苯甲醛共16 种醛、酮类化合物的测定。2.方法检出限和测定下限为多少？ 当采样体积为20 L（标准状态下）时，方法的检出限为0.002 mg/m3～0.003 mg/m3，测定下限为0.008 mg/m3～0.012 mg/m3。3.需要哪些采样仪器和设备？1）空气采样器：采样流量0.1 L/min ~1.0L/min；2）棕色多孔玻板吸收瓶：25mL；3）棕色气泡吸收瓶：25mL。4.如何进行现场采样？a)采样位置和采样点环境空气采样点位的布设及采样符合HJ 194的要求，无组织排放监控点的布设及采样符合HJ/T 55中的相关规定。b)采样方法 1）按照下图将装有20mL DNPH饱和吸收液的棕色多孔玻板吸收瓶和分别装有20mL、10mL吸收液的棕色气泡吸收瓶串联到空气采样器。 2）设置采样流量，以0.3L/min ~0.5L/min的流量，连续采集1h。如果浓度偏低可适当延长采样时间，但总采样量不超过80L。注：采样时温度低于4℃，吸收瓶应放在恒温箱中。 3）采样结束后，取下吸收瓶，用密封帽密封，避光保存。样品应于4℃以下密封避光冷藏保存，样品采集后3日之内完成试样制备，制备好得试样在3日内完成分析。 4）将同批采样的装有20mL DNPH饱和吸收液的棕色多孔玻板吸收瓶和分别装有20mL、10mL吸收液的棕色气泡吸收瓶带到采样现场但不进行样品采集，随样品一同运回实验室，作为运输空白样品。