組合無損檢測技術(shù)在無縫鋼管探傷中的應(yīng)用分析

方華軍

（衡陽華菱鋼管有限公司，湖南 衡陽 421001）

組合無損檢測技術(shù)在無縫鋼管探傷中的應(yīng)用分析

方華軍

（衡陽華菱鋼管有限公司，湖南 衡陽 421001）

無損檢測技術(shù)是在無縫鋼管生產(chǎn)過程中，保證其質(zhì)量的重要方法。但單一的無損檢測技術(shù)在無縫鋼管的檢測中，通常難以達(dá)到綜合檢測的目的，因此需采取多種無損檢測技術(shù)相結(jié)合的方法來進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)對無縫鋼管的有效探傷。本文對組合無損檢測技術(shù)在無縫鋼管探傷中的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。

組合無損檢測技術(shù)；無縫鋼管；探傷

由于在無縫鋼管的探傷中，單一的無損檢測技術(shù)僅能檢測出其中一小部分缺陷，同時(shí)由于檢測速度存在較大差距，渦流探傷與超聲的組合方式較為復(fù)雜，加上無縫鋼管的材質(zhì)及外觀尺寸只能通過人工檢查方式進(jìn)行，因此單一的檢測技術(shù)無法起到對生產(chǎn)過程質(zhì)量監(jiān)督的作用。這就需要我們掌握多種無損檢測技術(shù)，并將它們相結(jié)合，通過對無縫鋼管的生產(chǎn)情況及材質(zhì)等情況進(jìn)行探討，使用組合無損檢測技術(shù)進(jìn)行探傷，以滿足無縫鋼管探傷的需求。

1 無損檢測傳統(tǒng)技術(shù)分析

1.1 超聲檢測

超聲檢測包括超聲測量無縫鋼管尺寸、超聲探傷無縫鋼管存在的缺陷兩種。目前超聲探傷較為多用，該方式經(jīng)常采用手工測量方式對無縫鋼管尺寸進(jìn)行測量。超聲探傷主要是對無縫鋼管內(nèi)部、表面存在的縱向缺陷進(jìn)行探測，有時(shí)也可根據(jù)實(shí)際情況對無縫鋼管內(nèi)部、表面存在的橫向缺陷進(jìn)行探測。其中縱向缺陷的超聲探測速度約為20m/min，橫向缺陷則為10m/min。該探傷方法具有較高靈敏度，可有效檢測出鋼管中的裂紋、直道、非金屬夾雜等缺陷，因此多用于質(zhì)量要求較高的無縫鋼管檢測。但超聲檢測方式存在探測速度較慢的缺點(diǎn)，無法被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)無縫鋼管的流水線上，因此該檢測方式多用于離線檢測高質(zhì)量的無縫鋼管。超聲測量具有速度快、精度高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，有脈沖反射式及共振式兩種測量方式。但由于該測量方式僅能用于對壁厚進(jìn)行離線式接觸法進(jìn)行局部抽檢，無法對鋼管外徑進(jìn)行測量，因此應(yīng)用較少。

1.2 渦流探傷

該探傷法是目前應(yīng)用較為廣泛的方法，是以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)，對鋼管進(jìn)行百分之百的快速、大批量自動(dòng)檢測，故在檢測不同類別的無縫鋼管質(zhì)量時(shí)，渦流探傷成為一種必備檢測手段。渦流探傷有穿過式探頭與點(diǎn)式探頭兩種探傷法。點(diǎn)式探頭檢測速度相對較慢，且由于設(shè)備較復(fù)雜，因?yàn)閼?yīng)用范圍并不廣泛，而穿過式探頭則設(shè)備簡單，速度快，檢測靈敏度高。但該檢測方法也存在一定缺陷，如精度低，難以實(shí)現(xiàn)單一重點(diǎn)監(jiān)測。

1.3 漏磁探傷

漏磁探傷是基于鐵磁性材料磁性變化的無損檢測技術(shù)，主要分為磁場測定法、磁粉探傷法，磁粉探傷法具有操作簡單特點(diǎn)，但在探傷過程中磁痕需通過肉眼觀察，較難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。磁場測定法雖然可拾取漏掉的磁場信息，但設(shè)備復(fù)雜，操作難度大，成本高。因此，一般在漏磁探傷操作中，若未作出特殊說明，磁場測定法為常用的漏磁探傷操作法。

2 組合無損檢測技術(shù)在無縫鋼管探傷中的應(yīng)用

2.1 自動(dòng)探傷檢測

無縫鋼管材料中存在的特定缺陷均可通過不同的探傷方法進(jìn)行探測，但沒有一種方法可將無縫鋼管材料缺陷全部檢測出。而采用組合無損檢測技術(shù)則可最大程度將無縫鋼管中的各類缺陷檢測出來，從而進(jìn)一步保證鋼管質(zhì)量。穿過式渦流探傷法和超聲探傷法組合本應(yīng)是首選組合方式，但超聲探傷法速度較慢，無法與渦流探傷相配合，適應(yīng)鋼管檢測的高速要求。磁場測定法與超聲探傷法一樣有縱向、橫向的區(qū)別。而漏磁探傷法則可對無縫鋼管的內(nèi)部及表面的縱向缺陷進(jìn)行檢測，但與超聲探傷檢測方式相比，漏磁探傷法檢測的靈敏度較低。此外，漏磁探傷法在對檢測傳感器進(jìn)行設(shè)置時(shí)可依據(jù)檢測速度而定，調(diào)成其機(jī)頭旋轉(zhuǎn)速度，因此該探測方法既可匹配渦流探傷法，還可使用鋼管生產(chǎn)流水線的速度要求。

由此可知，將穿過式渦流探傷法與漏磁探傷法相結(jié)合，可有效檢測出無縫鋼管中的主要缺陷，也可適應(yīng)流水線檢測的速度要求，足以滿足大部分標(biāo)準(zhǔn)用戶的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。但對于質(zhì)量要求更高的鋼管，如高壓化肥管、高壓鍋爐管等，則需在使用該組合無損檢測技術(shù)檢測后，再使用超聲探傷進(jìn)行檢測。

2.2 材質(zhì)自動(dòng)鑒別

在生產(chǎn)鋼管的過程中，通常不可避免的會(huì)有其它材質(zhì)不同的鋼管混入。人工火花鑒別方式作為挑選材質(zhì)不同的鋼管的傳統(tǒng)方式，耗時(shí)、耗力，且對操作人員的專業(yè)素質(zhì)與專業(yè)水平提出了較高的要求，因此較難完全杜絕出現(xiàn)混鋼現(xiàn)象。

電磁分鋼法則可在混鋼的分選過程中進(jìn)行自動(dòng)鑒別，自動(dòng)鑒別原理如下：由于鋼管的磁導(dǎo)率相對較大，屬于鐵磁性材料的一種，依據(jù)材質(zhì)不同的鋼管初始磁導(dǎo)率不同的特點(diǎn)，一旦鋼的化學(xué)成分出現(xiàn)變化時(shí)，鋼管的初始磁導(dǎo)率也會(huì)發(fā)生較大差異，并可通過傳感器鑒別出來。

2.3 自動(dòng)測徑測厚

以往的便攜式起身測厚儀對鋼管局部進(jìn)行測厚操作時(shí)僅僅只能采用離線式接觸法，故在測量無縫鋼管外觀尺寸的時(shí)候，只能采用效率較低的人工測量法進(jìn)行，不能對大批量生產(chǎn)的鋼管尺寸進(jìn)行快速測量，因此需探討液浸法超聲測厚、測徑的可行性及原理?？捎诒粶y鋼管的兩側(cè)分別布置兩個(gè)窄脈沖發(fā)收雙用超聲探頭，并在探頭前方的固定位置設(shè)置輔助反射體，以促使其在需要測量的鋼管四周旋轉(zhuǎn)，并只可反射探頭的部分發(fā)射聲能。將探頭與需測量的鋼管放置于水中，發(fā)現(xiàn)探頭除了發(fā)射始波外，同時(shí)還會(huì)發(fā)射鋼管內(nèi)表底面與外表界面的回波、輔助反射體回波。通過探頭接收的鋼管內(nèi)表面與外表面的回波時(shí)間差，即可得出鋼管壁的厚度值；通過輔助反射體回波和鋼管外表面、內(nèi)表面回波時(shí)間差，則可計(jì)算鋼管表面與反射體之間的距離。因此，采用水浸法超聲測量技術(shù)可對鋼管進(jìn)行快速自動(dòng)測徑測厚，且可根據(jù)實(shí)際需求來調(diào)整測量速度，以達(dá)到對在線檢測的要求。由此可知，由縱向漏磁探傷、電磁分鋼、超聲測量、穿過式渦流探傷組成的組合無損檢測技術(shù)可對無縫鋼管存在的大多數(shù)缺陷進(jìn)行有效測量，并可將混料剔除，自動(dòng)測量無縫鋼管的壁厚與外徑，從而有效保障產(chǎn)品質(zhì)量。

3 組合無損檢測技術(shù)的工藝布置

3.1 生產(chǎn)流程

在對無縫鋼管進(jìn)行組合無損檢測時(shí)，其精整流水線如下：上料、矯直、過度、吸灰、組合無損檢測、管端檢驗(yàn)、排管鋸、裝筐。另外，對管端倒棱部分有特殊要求的無縫鋼管，但仍需由人工完成管端部分的檢驗(yàn)工作，這是由于無縫鋼管的部分區(qū)域管端無法探及，且該段區(qū)域長度約為200mm。如鋼管被無損檢測判定為不合格，需進(jìn)行返切或修磨。

3.2 組合無損檢測工藝布置

根據(jù)精整生產(chǎn)流水線的組合無損檢測系統(tǒng)，可將其工藝布置和系統(tǒng)構(gòu)成分為退磁裝置、無損檢測裝置、定心驅(qū)動(dòng)裝置、自動(dòng)標(biāo)記裝置四個(gè)部分。整體工藝布置如下：夾持器→電磁分鋼→夾持器→渦流探傷→夾持器→漏磁探傷→夾持器→超聲測量→夾持器→直流退磁→交流退磁→夾持器→自動(dòng)標(biāo)記。定性驅(qū)動(dòng)裝置是提供鋼管動(dòng)力的主要裝置，可促使鋼管一邊勻速前進(jìn)一邊保持檢測同心度；對檢測出有缺陷的鋼管進(jìn)行標(biāo)記則是采用自動(dòng)標(biāo)記裝置，以便返切等處理。

由于無縫鋼管需進(jìn)行磁化處理后才可進(jìn)行電磁無損檢測，因此在檢測前需退磁處理鋼管，否則會(huì)對鋼管的加工、使用等產(chǎn)生一定影響。退磁處理的組成部分為交流退磁與直流退磁，薄壁碳素鋼管一般采用交流退磁進(jìn)行處理，但厚壁鋼管、合金鋼管則需要采用先直流后交流的方式進(jìn)行退磁。

4 結(jié)語

對鋼管采用組合無損檢測技術(shù)，并進(jìn)行人工抽檢，可發(fā)現(xiàn)鋼管均具備良好質(zhì)量，其基本無漏檢現(xiàn)象出現(xiàn)。由此可見，組合無損檢測技術(shù)用于鋼管檢測中，一般檢測速度為1.5～2m/s，最高可達(dá)到3m/s，不僅滿足了速度上的實(shí)際需求，也可滿足無縫鋼管的性能要求與質(zhì)量要求，成功實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)百分之百自動(dòng)化。

因此，在現(xiàn)代鋼管的實(shí)際生產(chǎn)過程中組合無損檢測技術(shù)是必不可少的工序之一，可保證無縫鋼管的生產(chǎn)質(zhì)量。但其也存在一定的不足，如漏磁探傷的靈敏度不是很高等，還需對該檢測技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的探查。

[1]湯靚.超聲波無損探傷在無縫鋼管中的運(yùn)用[J].科技風(fēng)，2014,(14):77～77.

[2]趙海燕，落寶龍，張雨生等.無損檢測中超聲探傷技術(shù)的應(yīng)用[J].中國科技縱橫，2015,(7):60～60,62.

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TG115.28

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