鑽杆及管體的超聲探傷檢測方法

鑽杆及管體的超聲探傷檢測方法

鑽杆在使用中主要承受起下鑽、正常鑽井、憋鑽、卡鑽以及處理事故時的強拉、強扭、衝擊、振動、內壓、旋轉交變彎曲等作用力,使用條件十分苛刻,易發生刺漏事故。鑽杆加厚過渡帶內錐麵消失處是鑽杆刺漏的主要發生部位，鑽杆加厚過渡帶延伸*管體2m距離內也是鑽杆刺漏的易發區。
為能早期發現該區域的疲勞裂紋，減少和避免刺漏事故的發生，保障鑽杆的使用**，特製定本技術規程。
1 範圍
本規程規定了不同規格尺寸的鑽杆加厚過渡帶及管體的橫波檢測方法和缺陷評定標準。
2 規範性引用文件
下列文件中的條款通過本規程的引用而成為本規程的條款。凡是注日期的引用文件，其隨後**的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用於本規程，然而，鼓勵根據本規程達成協議的各方研究是否可使用這些文件的*新版本。
GB/T 12604.1—2005 無損檢測　術語　超聲檢測
JB/T 4730.3—2005 承壓設備無損檢測 第3部分：超聲檢測
JB/T 9214—1999 A型脈衝反射式超探係統測試方法
JB/T 10061—1999 A型脈衝反射式超探通用技術條件
JB/T 10062—1999 超聲波探傷用探頭測試方法
SY/T 4109—2005 石油天然氣鋼質管道無損檢測
SY/T 5446—1992 鑽杆焊縫超聲波探傷
3 術語和定義
GB/T 12604.1—2005確立的以及下列術語和定義適用於本標準。
3.1
 鑽杆加厚過渡帶 drill pipe upset area
鑽杆管體兩端管體壁厚發生變化的部分，即鑽杆管體接頭焊縫*內加厚消失端之間的部分。
3.2
定量線靈敏度 sizing line sensitivity
以距離—波幅曲線中的定量線作為靈敏度。
3.3
驗標 prove up
對經自動檢測儀器檢測（電磁檢測）後在可疑部位所做的標識用其它檢測方法進行複檢和驗證的過程。
3.4
*靈敏度測長法 absoulte sensitivity technique
 在儀器靈敏度一定的條件下，探頭沿缺陷長度方向平行移動，當缺陷波高降到規定位置時，探頭所移動的距離即為缺陷指示長度。
3.5
端點6dB測長法 6dB ｄrop technique
測長掃查過程中缺陷反射波有多個高點時，探頭沿著缺陷方向左右移動，找到缺陷兩端的*大反射波，分別以這兩個端點反射波高為基準，繼續向左、右移動探頭，當端點反射波高降低一半（或6dB）時，探頭中心線之間的距離即為缺陷指示長度。
4 一般要求
4.1 超聲檢測人員
4.1.1 檢測人員應持有國家有關部門頒發的與其工作相適應的資格證書。取得超聲檢測方法的各技術等級人員隻能從事與該等級相應的無損檢測工作，並應負相應的技術責任。
4.1.2 檢測人員應有一定的鑽具結構、井下受力情況和鑽具使用常識，並掌握一定的相關材料和製造基礎知識。
4.1.3 現場檢測人員要熟悉現場檢測條件及入井鑽具使用情況。
4.1.4 具有兩年以上鑽具超聲檢測工作經曆，能獨立完成鑽具檢測工作。
4.1.5 檢測人員的視力應每年檢查一次,校正視力不得低於5.0。
4.2 檢測設備
超聲檢測設備均應具有產品質量合格證或合格的證明文件。
4.2.1 探傷儀、探頭和係統性能
4.2.1.1 探傷儀
采用A型脈衝反射式超聲波探傷儀，其工作頻率範圍為0.5MHz～10MHz，儀器*少在熒光屏滿刻度的80%範圍內呈線性顯示。探傷儀應具有80dB以上的連續可調衰減器，步進級每檔不大於2dB，其精度為任意相鄰12dB誤差在±1dB以內，*大累計誤差不超過1dB。水平線性誤差不大於1%，垂直線性誤差不大於5%。其餘指標應符合JB/T 10061—1999的規定。
4.2.1.2 探頭
a） 采用頻率為2.5MHz Φ14單晶片帶有硬質保護楔塊的鑽杆**斜探頭，楔塊弧麵的曲率半徑應與被檢鑽杆的公稱尺寸一致；
b） 聲束軸線水平偏離角不應大於2°，主聲束垂直方向不應有明顯的雙峰；
c） 探頭的K值可根據被檢測部位的厚度尺寸選擇，粗掃查時推薦使用K3.1～3.5的探頭，對疑似有傷信號必須用K1.0和推薦範圍的一種探頭分別檢測、驗證。
d） 新購探頭應有探頭性能參數說明書，新探頭使用前應進行前沿距離、K值、主聲束偏離、靈敏度餘量和分辨力等主要參數的測定。測定應按JB/T 10062—1999的有關規定進行，並滿足其要求。
4.2.1.3 係統性能
a） 在達到所探工件的*大檢測聲程時，其有效靈敏度餘量應不小於10dB；
b） 儀器和探頭的組合頻率與公稱頻率誤差不得大於±10%；
c） 儀器和探頭的係統性能應按JB/T 9214—1999和JB/T 10062—1999的規定進行測試。
4.3 耦合劑
4.3.1 用機油、漿糊等透聲性好，且不損傷檢測表麵的耦合劑，儀器校驗時所用耦合劑須與實際檢驗用耦合劑相同。
 4.3.2 鑽井作業現場起鑽檢測時可采用水或鑽井液耦合。
4.4 檢測表麵
4.4.1 平整、無汙物、無其它影響掃查的附著物。有卡瓦咬痕時應進行必要的修磨。當檢測麵有腐蝕坑或不平整時應考慮補償。
4.4.2 鑽井作業現場起下鑽檢測時，井隊應采取措施保證檢測麵達到檢測要求。
4.5 係統校準和複核
4.5.1 校核一般要求
校準應在標準試塊上進行，校準中應使探頭主聲束垂直對準反射體的反射麵，以獲得穩定的和*大的反射信號。
4.5.2 儀器校準
每隔一個月對儀器的水平線性、垂直線性、動態範圍等性能指標進行一次測定，測定方法按JB/T 10061—1999的規定進行，並滿足其要求。
 4.5.3 檢測前儀器和探頭係統校準
使用儀器—斜探頭係統，檢測前應測定探頭前沿距離、K值和主聲束偏離，調節和校準掃描速度和掃查靈敏度。
4.5.4 檢測過程中儀器和探頭係統的複核
遇有下述情況應對係統進行複核：
a） 校準後的探頭、耦合劑和儀器調節旋鈕發生改變時；
b） 檢測人員懷疑掃描速度或掃查靈敏度有變化時；
c） 監督人員或客戶對檢測過程或結果有異議時；
d） 工作結束時。
4.5.5 複核值與原校準值不符時的處置
a） 如果任意一點在掃描線上的偏移超過掃描線讀數的10%，則掃描速度應重新調整，並對上一次複核以來**的檢測部位進行複檢；
b） 對距離—波幅曲線的校核為2點。如幅度下降3dB，則應對上一次複核以來**的檢測部位進行複檢；如幅度上升3dB，則應對**的記錄信號進行重新評定。
4.5.6 校準、複核的有關注意事項
校準、複核和對儀器進行線性檢測時，任何影響儀器線性的控製器（如抑製或濾波開關等）都應放在“關”的位置或處於*低水平上。
4.6 試塊
4.6.1 標準試塊
4.6.1.1 標準試塊是指本部分規定的用於儀器探頭係統性能校準和檢測校準的試塊，本部分采用的標準試塊為：SGB係列試塊。

圖1 SGB試塊

4.6.1.2 標準試塊尺寸精度應符合要求，並應經計量部門檢定合格。
4.6.1.3 不同外徑尺寸鑽杆選用的標準試塊應符合表1要求。
表1 SGB試塊適用範圍表
試塊編號 弧麵半徑（mm） 適用管體外徑範圍（mm）常用鑽杆規格（in）
 SGB-1 30 57～89 2 ″、2 ″、3 ″
 SGB-2 48 >89～140 4″、4 ″、5″、5 ″
 SGB-3 76 >140～210 6 ″

4.6.2對比試塊
4.6.2.1 對比試塊是指用於檢測校準的試塊。用來確定和校核檢測靈敏度，其厚度、曲率半徑應與被檢鑽杆的公稱尺寸相同。
4.6.2.2 製作對比試塊用的材料可直接從相同規格的鑽杆上截取，對比試塊及反射體的形狀、尺寸應符合圖2的要求。

RD/2—鑽杆外半徑
Rd/2—鑽杆內半徑
圖2 對比試塊

 5 檢測方法
5.1 掃描線的調節及靈敏度的確定
5.1.1 粗掃查時將儀器深度範圍調節到1m處，探頭對準鑽杆端麵前後移動，將端麵反射信號按水平法調節*儀器麵板相應的位置上，距離為900mm（3 ″以下規格鑽杆距離為700mm）時，其反射波高應大於滿幅度的80%。
5.1.2 *定位評定時用∮1.6mm徑向通孔的上下端角反射，K3.1～3.5的探頭按水平1：1、K1.0探頭按水平（深度）2：1製作距離—波幅曲線，提高6dB作為定量線靈敏度，∮1.6mm徑向通孔的基準線則為判廢線。檢測時根據管子表麵與對比試塊聲能傳輸損耗差的情況進行補償再進行掃查（一般為3～10dB）。
5.1.3 對比試塊與管體表麵聲能傳輸損耗差的測定按 JB/T 4730.3—2005 符錄F的要求進行。
5.2 掃查方式
5.2.1 為提高檢測效率保證檢測質量，在距鑽杆兩頭端麵800mm±100 mm（3 ″以下規格鑽杆距離為700mm±100 mm）處探頭向管體方向掃查，在距鑽杆兩頭端麵900mm±100 mm（3 ″以下規格鑽杆距離為800mm±100 mm）處探頭向端麵方向掃查，掃查時滾動鑽杆使探頭沿管體做周向運動，且探頭楔塊弧麵與鑽杆表麵要始終保持良好的接觸。
5.2.2 在探頭移動過程中要保證良好的聲接觸，其移動速度一般不超過75mm/s。
5.2.3 粗掃查發現可疑信號或電磁檢測需驗標的部位，按5.1.2要求調節儀器進行*定位和判定。
5.2.4 鑽井作業現場起鑽檢測時按5.2.1條規定的位置，手持探頭沿管體做周向運動，鑽柱的提升速度應滿足檢測要求，井隊應采取措施在到達檢測區域時減慢起鑽速度，必要時停頓起鑽，以保證檢測質量。
5.2.5 鑽井作業現場起鑽檢測粗掃查發現可疑信號時，將該鑽杆移*鑽井平台下，按5.1.2條要求進行確認。
6 缺陷測定
測定缺陷時靈敏度應調節到定量線靈敏度。對**反射波幅達到或超過定量線的缺陷，均應確定其*大反射波幅、指示長度、距端麵距離和缺陷所在鑽杆的內壁或外壁位置。缺陷位置測定應以獲得缺陷*大反射波的位置為準。
6.1 缺陷*大反射波幅的測定
6.1.1 發現反射信號後，周向和徑向往複移動探頭*缺陷出現*大反射波信號的位置。如反射波已高出示波屏的滿幅度，可調節衰減器使該波降*便於觀察的高度，以便確認*大反射波信號的位置。
6.1.2 確認*大反射波信號的位置後，再調節衰減器使該波高度*相應的定量線處，此時的衰減器讀數與定量線靈敏度dB數之差即為該信號的*大反射波幅，記為SL±××dB，並確定它在距離-波幅曲線中的區域。
6.2 缺陷指示長度的測定
6.2.1 當缺陷反射波隻有一個高點，且位於Ⅱ區或Ⅱ區以上時，用定量線的*靈敏度法測其指示長度。
6.2.2 當缺陷反射波峰值起伏變化，有多個高點，且位於Ⅱ區或Ⅱ區以上時，應以端點6dB法測其指示長度。
6.3 缺陷位置的測定
6.3.1 發現缺陷並確認*大反射波信號在鑽杆上的位置後，測量該位置*鑽杆接頭端麵的距離。
6.3.2 根據缺陷在示波屏上水平刻度的讀數確定其在壁厚方向的深度位置。如在0.5和1.5跨距附近出現的缺陷反射波信號，則該缺陷位於內表麵，在1.0和2.0跨距附近出現的缺陷反射波信號，則該缺陷位於外表麵。
7 缺陷評定
7.1 低於定量線的信號應注意其是否具有裂紋等危害性缺陷特征，如檢測人員有懷疑時，應采取改變探頭K值，觀察缺陷動態波型進行綜合分析。
7.2 缺陷指示長度小於10mm時，按5mm計。
7.3 相鄰兩缺陷在一直線上，其間距小於其中較小的缺陷長度時，應作為一條缺陷處理，以兩缺陷長度之和作為其單個缺陷指示長度（間距不計入缺陷長度）。
7.4 不允許的缺陷
a） 位於判廢線及判廢線以上的缺陷；
b） 位於判廢線以下*定量線且周向指示長度大於等於10mm的缺陷；
c） 檢測人員認為的裂紋等危害性缺陷。
8 記錄、標識和報告
8.1 如果確認是不允許存在的缺陷，應在缺陷所在位置用油漆標出，並在鑽杆兩端接頭上做出報廢標記。
8.2 對超聲檢測的缺陷進行記錄，並填寫《超聲檢測記錄》。
7.3 每次檢測結束，應由Ⅱ級或Ⅱ級以上人員簽發《超聲檢測報告》。
7.4 檢測報告*少應包括下列內容：
a） 鑽杆生產廠家、規格、檢測指令編號、檢測報告編號；
b） 儀器型號、探頭參數、試塊、耦合劑、檢測靈敏度；
c） 缺陷情況及檢測結果；
d） 檢測和審核人員簽字及日期

鑽杆及管體的超聲探傷檢測方法

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