鉆桿及管體的超聲探傷檢測方法

鉆桿在使用中主要承受起下鉆、正常鉆井、憋鉆、卡鉆以及處理事故時的強(qiáng)拉、強(qiáng)扭、沖擊、振動、內(nèi)壓、旋轉(zhuǎn)交變彎曲等作用力,使用條件十分苛刻,易發(fā)生刺漏事故。鉆桿加厚過渡帶內(nèi)錐面消失處是鉆桿刺漏的主要發(fā)生部位，鉆桿加厚過渡帶延伸至管體2m距離內(nèi)也是鉆桿刺漏的易發(fā)區(qū)。
為能早期發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的疲勞裂紋，減少和避免刺漏事故的發(fā)生，保障鉆桿的使用**，特制定本技術(shù)規(guī)程-鉆桿及管體的超聲探傷檢測方法。
1 范圍
鉆桿及管體的超聲探傷檢測方法規(guī)定了不同規(guī)格尺寸的鉆桿加厚過渡帶及管體的橫波檢測方法和缺陷評定標(biāo)準(zhǔn)。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件中的條款通過本規(guī)程的引用而成為本規(guī)程的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本規(guī)程，然而，鼓勵根據(jù)本規(guī)程達(dá)成協(xié)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(shù)語　超聲檢測
JB/T 4730.3—2005 承壓設(shè)備無損檢測 第3部分：超聲檢測
JB/T 9214—1999 A型脈沖反射式超探系統(tǒng)測試方法
JB/T 10061—1999 A型脈沖反射式超探通用技術(shù)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(zhì)管道無損檢測
SY/T 5446—1992 鉆桿焊縫超聲波探傷
3 術(shù)語和定義
GB/T 12604.1—2005確立的以及下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)-鉆桿及管體的超聲探傷檢測方法。
3.1
鉆桿加厚過渡帶 drill pipe upset area
鉆桿管體兩端管體壁厚發(fā)生變化的部分，即鉆桿管體接頭焊縫至內(nèi)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(biāo) prove up
對經(jīng)自動檢測儀器檢測（電磁檢測）后在可疑部位所做的標(biāo)識用其它檢測方法進(jìn)行復(fù)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(dāng)缺陷波高降到規(guī)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(zhǔn)，繼續(xù)向左、右移動探頭，當(dāng)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(yīng)持有有關(guān)部門頒發(fā)的與其工作相適應(yīng)的資格證書。取得超聲檢測方法的各技術(shù)等級人員只能從事與該等級相應(yīng)的無損檢測工作，并應(yīng)負(fù)相應(yīng)的技術(shù)責(zé)任。
4.1.2 檢測人員應(yīng)有一定的鉆具結(jié)構(gòu)、井下受力情況和鉆具使用常識，并掌握一定的相關(guān)材料和制造基礎(chǔ)知識。
4.1.3 現(xiàn)場檢測人員要熟悉現(xiàn)場檢測條件及入井鉆具使用情況。
4.1.4 具有兩年以上鉆具超聲檢測工作經(jīng)歷，能獨立完成鉆具檢測工作。
4.1.5 檢測人員的視力應(yīng)每年檢查一次,校正視力不得低于5.0。
4.2 檢測設(shè)備
超聲檢測設(shè)備均應(yīng)具有產(chǎn)品質(zhì)量合格證或合格的證明文件。
4.2.1 探傷儀、探頭和系統(tǒng)性能
4.2.1.1 探傷儀
采用A型脈沖反射式超聲波探傷儀，其工作頻率范圍為0.5MHz～10MHz，儀器至少在熒光屏滿刻度的80%范圍內(nèi)呈線性顯示。探傷儀應(yīng)具有80dB以上的連續(xù)可調(diào)衰減器，步進(jìn)級每檔不大于2dB，其精度為任意相鄰12dB誤差在±1dB以內(nèi)，大累計誤差不超過1dB。水平線性誤差不大于1%，垂直線性誤差不大于5%。其余指標(biāo)應(yīng)符合JB/T10061—1999的規(guī)定。
4.2.1.2 探頭
a） 采用頻率為2.5MHz Φ14單晶片帶有硬質(zhì)保護(hù)楔塊的鉆桿專用斜探頭，楔塊弧面的曲率半徑應(yīng)與被檢鉆桿的公稱尺寸一致；
b） 聲束軸線水平偏離角不應(yīng)大于2°，主聲束垂直方向不應(yīng)有明顯的雙峰；
c）探頭的K值可根據(jù)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和推薦范圍的一種探頭分別檢測、驗證。
d）新購探頭應(yīng)有探頭性能參數(shù)說明書，新探頭使用前應(yīng)進(jìn)行前沿距離、K值、主聲束偏離、靈敏度余量和分辨力等主要參數(shù)的測定。測定應(yīng)按JB/T10062—1999的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，并滿足其要求。
4.2.1.3 系統(tǒng)性能
a） 在達(dá)到所探工件的大檢測聲程時，其有效靈敏度余量應(yīng)不小于10dB；
b） 儀器和探頭的組合頻率與公稱頻率誤差不得大于±10%；
c） 儀器和探頭的系統(tǒng)性能應(yīng)按JB/T 9214—1999和JB/T 10062—1999的規(guī)定進(jìn)行測試。
4.3 耦合劑
4.3.1 用機(jī)油、漿糊等透聲性好，且不損傷檢測表面的耦合劑，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 鉆井作業(yè)現(xiàn)場起鉆檢測時可采用水或鉆井液耦合。
4.4 檢測表面
4.4.1 平整、無污物、無其它影響掃查的附著物。有卡瓦咬痕時應(yīng)進(jìn)行必要的修磨。當(dāng)檢測面有腐蝕坑或不平整時應(yīng)考慮補(bǔ)償。
4.4.2 鉆井作業(yè)現(xiàn)場起下鉆檢測時，井隊?wèi)?yīng)采取措施保證檢測面達(dá)到檢測要求。
4.5 系統(tǒng)校準(zhǔn)和復(fù)核
4.5.1 校核一般要求
校準(zhǔn)應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)試塊上進(jìn)行，校準(zhǔn)中應(yīng)使探頭主聲束垂直對準(zhǔn)反射體的反射面，以獲得穩(wěn)定的和大的反射信號。
4.5.2 儀器校準(zhǔn)
每隔一個月對儀器的水平線性、垂直線性、動態(tài)范圍等性能指標(biāo)進(jìn)行一次測定，測定方法按JB/T10061—1999的規(guī)定進(jìn)行，并滿足其要求。
4.5.3 檢測前儀器和探頭系統(tǒng)校準(zhǔn)
使用儀器—斜探頭系統(tǒng)，檢測前應(yīng)測定探頭前沿距離、K值和主聲束偏離，調(diào)節(jié)和校準(zhǔn)掃描速度和掃查靈敏度。
4.5.4 檢測過程中儀器和探頭系統(tǒng)的復(fù)核
遇有下述情況應(yīng)對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)核：
a） 校準(zhǔn)后的探頭、耦合劑和儀器調(diào)節(jié)旋鈕發(fā)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(jiān)督人員或客戶對檢測過程或結(jié)果有異議時；
d） 工作結(jié)束時。
4.5.5 復(fù)核值與原校準(zhǔn)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(shù)的10%，則掃描速度應(yīng)重新調(diào)整，并對上一次復(fù)核以來所有的檢測部位進(jìn)行復(fù)檢；
b）對距離—波幅曲線的校核為2點。如幅度下降3dB，則應(yīng)對上一次復(fù)核以來所有的檢測部位進(jìn)行復(fù)檢；如幅度上升3dB，則應(yīng)對所有的記錄信號進(jìn)行重新評定。
4.5.6 校準(zhǔn)、復(fù)核的有關(guān)注意事項
校準(zhǔn)、復(fù)核和對儀器進(jìn)行線性檢測時，任何影響儀器線性的控制器（如抑制或濾波開關(guān)等）都應(yīng)放在“關(guān)”的位置或處于低水平上。
4.6 試塊
4.6.1 標(biāo)準(zhǔn)試塊
4.6.1.1 標(biāo)準(zhǔn)試塊是指本部分規(guī)定的用于儀器探頭系統(tǒng)性能校準(zhǔn)和檢測校準(zhǔn)的試塊，本部分采用的標(biāo)準(zhǔn)試塊為：SGB系列試塊。

圖1 SGB試塊

4.6.1.2 標(biāo)準(zhǔn)試塊尺寸精度應(yīng)符合要求，并應(yīng)經(jīng)計量部門檢定合格。
4.6.1.3 不同外徑尺寸鉆桿選用的標(biāo)準(zhǔn)試塊應(yīng)符合表1要求。
表1 SGB試塊適用范圍表
試塊編號 弧面半徑（mm） 適用管體外徑范圍（mm） 常用鉆桿規(guī)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 對比試塊是指用于檢測校準(zhǔn)的試塊。用來確定和校核檢測靈敏度，其厚度、曲率半徑應(yīng)與被檢鉆桿的公稱尺寸相同。
4.6.2.2 制作對比試塊用的材料可直接從相同規(guī)格的鉆桿上截取，對比試塊及反射體的形狀、尺寸應(yīng)符合圖2的要求。

RD/2—鉆桿外半徑
Rd/2—鉆桿內(nèi)半徑
圖2 對比試塊

5 檢測方法
5.1 掃描線的調(diào)節(jié)及靈敏度的確定
5.1.1粗掃查時將儀器深度范圍調(diào)節(jié)到1m處，探頭對準(zhǔn)鉆桿端面前后移動，將端面反射信號按水平法調(diào)節(jié)至儀器面板相應(yīng)的位置上，距離為900mm（3″以下規(guī)格鉆桿距離為700mm）時，其反射波高應(yīng)大于滿幅度的80%。
5.1.2準(zhǔn)確定位評定時用∮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制作距離—波幅曲線，提高6dB作為定量線靈敏度，∮1.6mm徑向通孔的基準(zhǔn)線則為判廢線。檢測時根據(jù)管子表面與對比試塊聲能傳輸損耗差的情況進(jìn)行補(bǔ)償再進(jìn)行掃查（一般為3～10dB）。
5.1.3 對比試塊與管體表面聲能傳輸損耗差的測定按 JB/T 4730.3—2005 符錄F的要求進(jìn)行。
5.2 掃查方式
5.2.1 為提高檢測效率保證檢測質(zhì)量，在距鉆桿兩頭端面800mm±100 mm（3 ″以下規(guī)格鉆桿距離為700mm±100mm）處探頭向管體方向掃查，在距鉆桿兩頭端面900mm±100 mm（3 ″以下規(guī)格鉆桿距離為800mm±100mm）處探頭向端面方向掃查，掃查時滾動鉆桿使探頭沿管體做周向運(yùn)動，且探頭楔塊弧面與鉆桿表面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(fā)現(xiàn)可疑信號或電磁檢測需驗標(biāo)的部位，按5.1.2要求調(diào)節(jié)儀器進(jìn)行準(zhǔn)確定位和判定。
5.2.4鉆井作業(yè)現(xiàn)場起鉆檢測時按5.2.1條規(guī)定的位置，手持探頭沿管體做周向運(yùn)動，鉆柱的提升速度應(yīng)滿足檢測要求，井隊?wèi)?yīng)采取措施在到達(dá)檢測區(qū)域時減慢起鉆速度，必要時停頓起鉆，以保證檢測質(zhì)量。
5.2.5 鉆井作業(yè)現(xiàn)場起鉆檢測粗掃查發(fā)現(xiàn)可疑信號時，將該鉆桿移至鉆井平臺下，按5.1.2條要求進(jìn)行確認(rèn)。
6 缺陷測定
測定缺陷時靈敏度應(yīng)調(diào)節(jié)到定量線靈敏度。對所有反射波幅達(dá)到或超過定量線的缺陷，均應(yīng)確定其大反射波幅、指示長度、距端面距離和缺陷所在鉆桿的內(nèi)壁或外壁位置。缺陷位置測定應(yīng)以獲得缺陷大反射波的位置為準(zhǔn)。
6.1 缺陷大反射波幅的測定
6.1.1發(fā)現(xiàn)反射信號后，周向和徑向往復(fù)移動探頭至缺陷出現(xiàn)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(diào)節(jié)衰減器使該波降至便于觀察的高度，以便確認(rèn)大反射波信號的位置。
6.1.2確認(rèn)大反射波信號的位置后，再調(diào)節(jié)衰減器使該波高度至相應(yīng)的定量線處，此時的衰減器讀數(shù)與定量線靈敏度dB數(shù)之差即為該信號的大反射波幅，記為SL±××dB，并確定它在距離-波幅曲線中的區(qū)域。
6.2 缺陷指示長度的測定
6.2.1 當(dāng)缺陷反射波只有一個高點，且位于Ⅱ區(qū)或Ⅱ區(qū)以上時，用定量線的**靈敏度法測其指示長度。
6.2.2 當(dāng)缺陷反射波峰值起伏變化，有多個高點，且位于Ⅱ區(qū)或Ⅱ區(qū)以上時，應(yīng)以端點6dB法測其指示長度。
6.3 缺陷位置的測定
6.3.1 發(fā)現(xiàn)缺陷并確認(rèn)大反射波信號在鉆桿上的位置后，測量該位置至鉆桿接頭端面的距離。
6.3.2根據(jù)缺陷在示波屏上水平刻度的讀數(shù)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(xiàn)的缺陷反射波信號，則該缺陷位于內(nèi)表面，在1.0和2.0跨距附近出現(xiàn)的缺陷反射波信號，則該缺陷位于外表面。
7 缺陷評定
7.1低于定量線的信號應(yīng)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(yīng)采取改變探頭K值，觀察缺陷動態(tài)波型進(jìn)行綜合分析。
7.2 缺陷指示長度小于10mm時，按5mm計。
7.3相鄰兩缺陷在一直線上，其間距小于其中較小的缺陷長度時，應(yīng)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） 位于判廢線及判廢線以上的缺陷；
b） 位于判廢線以下至定量線且周向指示長度大于等于10mm的缺陷；
c） 檢測人員認(rèn)為的裂紋等危害性缺陷。
8 記錄、標(biāo)識和報告
8.1 如果確認(rèn)是不允許存在的缺陷，應(yīng)在缺陷所在位置用油漆標(biāo)出，并在鉆桿兩端接頭上做出報廢標(biāo)記。
8.2 對超聲檢測的缺陷進(jìn)行記錄，并填寫《超聲檢測記錄》。
7.3 每次檢測結(jié)束，應(yīng)由Ⅱ級或Ⅱ級以上人員簽發(fā)《超聲檢測報告》。
7.4 檢測報告至少應(yīng)包括下列內(nèi)容：
a） 鉆桿生產(chǎn)廠家、規(guī)格、檢測指令編號、檢測報告編號；
b） 儀器型號、探頭參數(shù)、試塊、耦合劑、檢測靈敏度；
c） 缺陷情況及檢測結(jié)果；
d） 檢測和審核人員簽字及日期。