鉆桿及管狀體-超聲波探傷儀檢測方法

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拉、強扭、沖擊、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。鉆桿加厚過渡帶內錐面消失處是鉆桿刺漏的主要發生部位，鉆桿加厚過渡帶延伸至管體2m距離內也是鉆桿刺漏的易發區。
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，保障鉆桿的使用安全，特制定本技術規程。
1 范圍
本規程規定了不同規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準。
2 規范性引用文件
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，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本規程，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型脈沖反射式超探系統測試方法
JB/T 10061—1999 A型脈沖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 鉆桿焊縫超聲波探傷
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于本標準。
3.1
鉆桿加厚過渡帶 drill pipe upset area
鉆桿管體兩端管體壁厚發生變化的部分，即鉆桿管體接頭焊縫至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）后在可疑部位所做的標識用其它檢測方法進行復檢和驗證的過程。
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zui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只能從事與該等級相應的無損檢測工作，并應負相應的技術責任。
4.1.2 檢測人員應有一定的鉆具結構、井下受力情況和鉆具使用常識，并掌握一定的相關材料和制造基礎知識。
4.1.3 現場檢測人員要熟悉現場檢測條件及入井鉆具使用情況。
4.1.4 具有兩年以上鉆具超聲檢測工作經歷，能獨立完成鉆具檢測工作。
4.1.5 檢測人員的視力應每年檢查一次,校正視力不得低于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、探頭和系統性能
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，步進級每檔不大于2dB，其精度為任意相鄰12dB誤差在±1dB以內，zui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鉆桿斜探頭，楔塊弧面的曲率半徑應與被檢鉆桿的公稱尺寸一致；
b） 聲束軸線水平偏離角不應大于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和推薦范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、靈敏度余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，并滿足其要求。
4.2.1.3 系統性能
a） 在達到所探工件的zui大檢測聲程時，其有效靈敏度余量應不小于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 鉆井作業現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。有卡瓦咬痕時應進行必要的修磨。當檢測面有腐蝕坑或不平整時應考慮補償。
4.4.2 鉆井作業現場起下鉆檢測時，井隊應采取措施保證檢測面達到檢測要求。
4.5 系統校準和復核
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面，以獲得穩定的和zui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、動態范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，并滿足其要求。
4.5.3 檢測前儀器和探頭系統校準
使用儀器—斜探頭系統，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系統的復核
遇有下述情況應對系統進行復核：
a） 校準后的探頭、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 復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，并對上一次復核以來所有的檢測部位進行復檢；
b） 對距離—波幅曲線的校核為2點。如幅度下降3dB，則應對上一次復核以來所有的檢測部位進行復檢；如幅度上升3dB，則應對所有的記錄信號進行重新評定。
4.5.6 校準、復核的有關注意事項
校準、復核和對儀器進行線性檢測時，任何影響儀器線性的控制器（如抑制或濾波開關等）都應放在“關”的位置或處于zui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于儀器探頭系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系列試塊。

圖1 SGB試塊

4.6.1.2 標準試塊尺寸精度應符合要求，并應經計量部門檢定合格。
4.6.1.3 不同外徑尺寸鉆桿選用的標準試塊應符合表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格的鉆桿上截取，對比試塊及反射體的形狀、尺寸應符合圖2的要求。

RD/2—鉆桿外半徑
Rd/2—鉆桿內半徑
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范圍調節到1m處，探頭對準鉆桿端面前后移動，將端面反射信號按水平法調節至儀器面板相應的位置上，距離為900mm（3 ″以下規格鉆桿距離為700mm）時，其反射波高應大于滿幅度的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徑向通孔的基準線則為判廢線。檢測時根據管子表面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 對比試塊與管體表面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，在距鉆桿兩頭端面800mm±100 mm（3 ″以下規格鉆桿距離為700mm±100 mm）處探頭向管體方向掃查，在距鉆桿兩頭端面900mm±100 mm（3 ″以下規格鉆桿距離為800mm±100 mm）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 鉆井作業現場起鉆檢測時按5.2.1條規定的位置，手持探頭沿管體做周向運動，鉆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鉆速度，必要時停頓起鉆，以保證檢測質量。
5.2.5 鉆井作業現場起鉆檢測粗掃查發現可疑信號時，將該鉆桿移至鉆井平臺下，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。對所有反射波幅達到或超過定量線的缺陷，均應確定其zui大反射波幅、指示長度、距端面距離和缺陷所在鉆桿的內壁或外壁位置。缺陷位置測定應以獲得缺陷zui大反射波的位置為準。
6.1 缺陷zui大反射波幅的測定
6.1.1 發現反射信號后，周向和徑向往復移動探頭至缺陷出現zui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至便于觀察的高度，以便確認zui大反射波信號的位置。
6.1.2 確認zui大反射波信號的位置后，再調節衰減器使該波高度至相應的定量線處，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zui大反射波幅，記為SL±××dB，并確定它在距離-波幅曲線中的區域。
6.2 缺陷指示長度的測定
6.2.1 當缺陷反射波只有一個高點，且位于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，且位于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 發現缺陷并確認zui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，則該缺陷位于內表面，在1.0和2.0跨距附近出現的缺陷反射波信號，則該缺陷位于外表面。
7 缺陷評定
7.1 低于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，并在鉆桿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，并填寫《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 檢測報告至少應包括下列內容：
a） 鉆桿生產廠家、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。

公司名稱：深圳華清儀器儀表有限公司

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