海洋石油工程股份有限公司的技术人员结合海底管线项目双层管外管检测存在的风险，设计了可靠的PAUT检测工艺及轨道式扫查装置。

依据被检工件的材料、尺寸、批准的焊接工艺及检测区域，选择了合适的设备与探头组合，设置起始晶片和激发晶片的数量、聚焦的类型、聚焦的位置，合适的角度范围及角度步进，生成一个扇形扫描，通过选择合适的步进偏移，实现对检测区域的全覆盖。

相控阵波束覆盖示意

同时，该工艺设置了一组TOFD(超声波衍射时差法)探头，用以提高焊缝内部缺陷的高度定量精度，确保该工艺在焊缝各个区域具有良好的检测能力。

由标准DNV-OS-F101-2013《海底管线系统》可知，TOFD波束覆盖示意和PAUT检测工艺显示视图如下图所示。

TOFD波束覆盖示意

PAUT检测工艺显示视图

 针对海底管线焊缝检测的特点，设计了新型轨道式扫查装置，该扫查装置可同时夹持2组探头，实现电动扫查，最大扫查速度可达100mm/s，探头偏移精度可控制在-1~1mm之内，周向扫查精度在-5~5mm之内。

在PAUT检测能力验证时，采用的试验管道管径为323mm，壁厚为11.1mm，在焊缝内部表面及内部不同深度处设置不同的焊接缺陷，缺陷类型包括根部未焊透､坡口未熔合､外表面开口､焊缝中心气孔､夹渣等。

为了验证PAUT检测工艺的缺陷检测能力及可靠性，对加工好的缺陷焊缝分别进行PAUT、AUT和RT(射线检测)，采用相同的扫查零点和扫查方向，记录每个缺陷的长度、深度和高度。

表1：PAUT，AUT，RT对焊缝的检测数据

由表1可知，PAUT检测工艺配置可检测出焊缝中不同位置､不同类型的缺陷。

在长度的定量检测时，PAUT与AUT定量检测的最大偏差为3mm，与RT定量检测的最大偏差也是3mm；在深度的定量检测时，PAUT与设计定值的最大偏差为2.4mm，与AUT深度定量检测的最大偏差为1.9mm；高度定量检测时，PAUT与设计值的最大偏差为1mm，与AUT定量检测的最大偏差为0.9mm。

AUT采用分区法检测和带状图显示，利用分区高度及反射回波幅度进行高度定量，由于焊缝中缺陷的方向性､有效反射面､分区高度等对高度定量的影响，造成部分缺陷的PAUT与AUT高度定量存在差异。

综上分析，PAUT与AUT对不同位置､不同类型的缺陷具有一致的检测效果，满足标准要求。

为了进一步验证PAUT工艺对缺陷的检测能力以及在海管铺设过程中的检测可靠性，在项目施工过程中进行了一定数量焊口的检测能力及稳定性对比试验，对存在缺陷的焊缝进行了PAUT与AUT对比试验，记录缺陷的长度、深度、高度信息。

表2：现场焊口的对比试验数据（mm）

由表2可知，PAUT与AUT在长度定量方面的最大偏差为3mm，高度定量方面的最大偏差为1mm，深度定量偏差最大为1mm，具有一致的评定结果。通过现场的对比试验得出，PAUT技术能有效检测出不同深度的焊接缺陷，且定量准确。