超声波无损探伤技术在不锈钢厚壁钢管中的应用

不锈钢厚壁钢管指的是采用轧制、拉拔、挤压、穿孔等方法生产出来的整根钢管表面无接缝的钢管。因受各种应力的作用,不锈钢厚壁钢管表面或内部容易产生缺陷,如果这样的钢管投入使用,可能会造成严重的事故,超声波无损探伤技术能高效率、准确的对不锈钢厚壁钢管进行全面检测,并且不损伤不锈钢厚壁钢管,满足不锈钢厚壁钢管探伤的实际需求。本文分析和探讨了不锈钢厚壁钢管中的常见缺陷和超声波探伤检测方法,以供参考。

1不锈钢厚壁钢管探伤中的无损检测技术

1.1超声探伤

主要是对钢管的表面和内部进行探测,根据用户和标准的需求选择探头种类,根据钢管的规格尺寸和设备的能力选择自动化探伤探测的速度,一般是15m/min30m/min左右。超声探伤简便、有较高的灵敏度,对钢管中的折叠、裂纹等比较敏感,有较好的指向性,可以对钢表面及内部缺陷进行检测,还能探测出非金属夹杂等缺陷。不锈钢厚壁钢管的检验质量要求较高,因此该方法比较适用,还可根据用户的要求代替钢管的水压试验。

1.2涡流探伤

该方法在工业各领域中应用比较广泛,它以电磁感应理论为基础,无需任何耦合剂便可以快速自动的对试件进行百分之百的检测,不锈钢厚壁钢管的形状规则比较单一,因此适合大批量快速的检测,所以它成为检验各类钢管质量的必要手段。因涡流探伤的优点,不锈钢厚壁钢管在生产中得到了广泛的应用,但是因为涡流探伤检测速度太快,对单个钢管的检测精细度不够,不能实现其重点检测,并且因为涡流的集肤效应,几乎不能检测厚壁管的内伤。

1.3漏磁探伤

漏磁探伤技术主要包括磁粉探伤法、磁场测定法。磁粉探伤法比较简单,但是需要用肉眼对磁痕进行观察,所以自动化程度低;磁场测定法所需要的费用较多,设备复杂并且操作困难,但是可以利用传感器拾取漏磁场信息,所以比较容易实现自动化,对大批量钢管的自动检验比较适用,所以一般没有特殊情况,钢管的漏磁探伤是指磁场测定法。

2超声波的谐振模式和频射特性

2.1谐振模式

通过对结构不同的探头的激发,能发射出轴对称和非轴对称的导波谐振模式。在管子外面环状的摆放探头,管子保持平面稳定性始终不变,同时绕着中心旋转,可得到激发比较容易的轴对称谐振模式的导波;如果把探头放到管子中间,利用不同的方法在管壁内产生的间隔一致的导波形成的只能在纵向进行压缩和伸展运动,不能横向挪动的的谐振模式即为轴对称的纵向谐振模式的导波。

2.2频射特性

如果我们检测的物体都是弹性均匀的介质,波会以恒定的速度在管子内部传播,所以介质本身的材料会对反射波的速度造成影响。当超声波斜向进入同性管,受其表面反射作用,机械振动在管子中得到传播,因为反射波合成的轴向和径向运动,使超声波在管内形成由多个频率不同的谐波组成的导波脉冲,导波在钢管里以群速度传播,超声波的频射特征之一是根据谐波的频率不同而产生不同的变化,另外导波的速度还和声学性质、钢管的尺寸规格有很大关系,所以对于不同尺寸规格的钢管,应该根据其尺寸和声学的标准调试设备。

3不锈钢厚壁钢管的缺陷

3.1内折

指在钢管的内表面出现片状、直线状或螺旋状的折叠,和中心疏松、芯部缩孔、柱状晶在管坯内部的程度相关,另外内折率还和管坯中的碳当量有关系,碳当量越大生产的钢管内折率就越高。

3.2外折

指的是在钢管的外表面和钢管的轴线成一定角度的折叠缺陷。导致外折的主要原因是管坯的缺陷,具体表现为:(1)管坯表面的凹坑和渣孔,经过轧制后在钢表面形成片状外折;(2)管坯内皮下裂纹在加热时会延伸和扩展,经过轧制后会产生和钢管轴形成一定角度的较长的外折;(3)管坯的纵向裂纹在加热时会延伸或扩展,严重的甚至裂开,经过轧制后形成的外折更加严重,甚至会发生整管裂开。第一类和第三类缺陷在检验管坯时就能被发现并剔除,但是也有少部分会进入下道工序;第二类缺陷因为采用低倍检测才能被发现,加上低倍检验抽检的比例比较低,所以不容易被发现。

3.3发纹

指在钢管外边细小的纹状缺陷,因为在轧制钢管的过程中,接近锟肩的地方轧锟的速度比毛管的运动速度大,导致轧件和轧锟之间形成的滑动比较大,随着不断地增加轧制的次数,接近锟肩的轧锟表面逐渐形成了瘤状金属物,在轧制毛管时会产生压、划的痕迹,经过后面工序的加工,这些痕迹会逐渐变成细小的发纹缺陷。

3.4分层

指可能呈现在钢管内外表面的片状或螺旋状的分层缺陷,主要是因为管坯内含有大量的非金属夹杂物,这种管坯经过轧制后便会形成有分层缺陷的钢管。

4大口径和小口径钢管的探伤方法

4.1大口径钢管的探伤方法

大口径探伤中主要采用脉冲反射法。检测的时候,仪器产生的高压脉冲通过耦合剂和晶体渗透到被检材料中,有缺陷或内部材质凹陷不连续时,会对原有超声波回波路线造成影响,导致回波时间产生差异,通过处理仪器反馈的声速和回波时间,便能确定缺陷的位置,实现自动检测。一般选用非聚焦探头进行大口径的探伤。

4.2小口径钢管的探伤方法

因为曲率半径较小,经常会发生耦合不良、波束严重扩散等情况,降低探伤的灵敏度,所以小口径的钢管一般采用水浸聚焦探头利用横波束探伤,能快速准确的发现管材外表和近表面的缺陷,还能发现其内部的不足,使其检测的分辨率和灵敏度提高。另外在小孔径探伤中,一般选择点聚焦探头对小口径钢管进行探伤,一般采用2.510MHz频率范围进行检测。

5结语

总之,不锈钢厚壁钢管的缺陷会对工程的进度造成严重的影响,如果运用到建筑工程中,会出现钢管断裂等严重的事故,因此我们可以根据超声波在物体传播中的特性,对钢管表面及内部缺陷的变化进行很好的探测,所以超声波无损探伤技术得到了广泛的应用。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|不锈钢换热管

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