钢管无损检测.doc

1　前言　　单一无损检测方法只能检出钢管中的部分缺陷，且由于检测速度差别太大，超声和涡流探伤又很难简单地组合到一起，而钢管外观尺寸的测量和材质的鉴别则只能由人工来完成。这种状况不适应现代化大生产的需要，更谈不上对生产过程起到质量控制和监督的作用。　　对此，在衡阳钢管厂国家重点建设工程——电站用高压锅炉管技改项目中，经充分研究、分析和论证，决定采用多种无损检测方法的组合来对热轧无缝钢管进行在线检测。本文在分析各种适于钢管检验的无损检测方法的特点和局限性的基础上，首先讨论了为克服前述不足而进行的组合原则，然后介绍了由电磁分钢、涡流探伤、漏磁探伤和超声测量组成的钢管在线组合无损检测系统及其应用结果。实践证明，在线组合无损检测技术不但能够有效地将钢管中绝大多数缺陷检测出来，还可自动鉴别与剔除混钢的材料，同时对钢管的外径和壁厚能进行较高精度的测量。2　常规无损检测分析2.1　超声检测　　用于钢管质量检验的超声检测主要包括以检出缺陷为目的的超声探伤和以测量有关尺寸为目的的超声测量。前者的应用较为广泛，既有自动化探伤，也有手工探伤；而后者的应用则很少，且一般以手工测量为主。2.1.1　超声探伤　　一般情况下，超声探伤主要用来探测钢管内外表面及其内部的纵向缺陷［1,2］，根据用户需要也可探测横向缺陷［3］。自动化探伤纵向探测的速度通常为20 m/min左右，横向探测的速度通常为10 m/min左右。　　超声探伤有较高的检测灵敏度，对钢管中的裂纹、直道等缺陷比较敏感，也能探测出非金属夹杂等体积型缺陷。因此，它适用于检验质量要求高的无缝钢管，如高压锅炉管和高压化肥管等，也可根据用户要求用来代替钢管的水压试验。但由于检测速度较慢，难以在钢管生产的流水线上进行快速在线检验，因此一般作为高质量钢管的离线检验手段。2.1.2　超声测量　　与其它测厚仪相比，超声波测厚仪有小型、轻便、测量速度快及精度高等一系列优点，因而它在工业上得到了广泛的应用。其测量方法通常有共振式和脉冲反射式两种［2，4］，但后者的应用居多。而对于无缝钢管来说，常用的便携式超声波测厚仪只能用来对其壁厚进行离线式接触法局部抽检，且不能测量钢管的外径，故在本项目中实际意义不大。2.2　涡流探伤　　涡流探伤法是工业各领域中应用较为广泛的无损检测方法。它以电磁感应理论为基础，不需任何耦合剂就可对试件进行百分之百的快速自动检测［5］。对于无缝钢管这种形状规则而单一的试件来说，则更是大批量快速检测的有力工具。因此，它已成为各类钢管质量检验的必需手段之一。　　适于钢管质量检验的自动涡流探伤方法主要有点式探头探伤法和穿过式探头探伤法两种。前者采用点式探头高速旋转的方法来探测钢管中的纵向缺陷，其检测速度由探头的数量和其旋转的速度而定，一般来说比较慢，加之设备较复杂，因而其应用不太广泛；而后者则采用穿过式探头来检测钢管中的横向缺陷，这种方法设备简单，探伤速度快(一般可达 60 m/min以上)，且对钢管表面和近表面的常见缺陷如裂口、凹面、结疤及部分外折等有较高的检测灵敏度，因此成为钢管检验的主要方法之一。并且，由于涡流探伤法对通孔特别敏感，因此有关标准规定它是代替钢管水压试验的主要方法之一。2.3　漏磁探伤［6，7］　　漏磁探伤是基于铁磁性材料磁性变化的一种无损检测技术。当铁磁材料被磁化后，由于缺陷的存在会在工件表面产生漏磁场，因此，通过漏磁的检测就可以发现材料中的缺陷。　　钢管的漏磁探伤技术主要分为磁粉探伤法和磁场测定法两种。前者简单，但是需要肉眼来观察磁痕，因此难以实现自动化。后者尽管设备复杂、成本高且操作难度大，但却是通过传感器来拾取漏磁场信息的，因此易于实现自动化探伤，适用于大批量钢管的自动检验。故一般情况下，如无特别说明，钢管的漏磁探伤通常指磁场测定法。3　组合无损检测中各方法的选择3.1　自动探伤检验　　每一种探伤方法都只能探测到材料中的某些特定缺陷。因此，任何一种无损检测技术都不可能检出钢管中的所有缺陷。例如，常规穿过式涡流探伤法只能检出钢管表面和近表面且取向大致为横向的缺陷，对纵向缺陷及钢管内部或内表面的缺陷无能为力。因此采用多种无损检测方法的组合以最大限度地探测出钢管中各类缺陷，从而确保出厂产品的质量，就成为钢管生产检验的极为重要的一环。　　本来，穿过式涡流探伤法和以探测纵向缺陷为目的的超声探伤法的组合可以有效地检出钢管中绝大部分缺陷，因而应是首选的组合无损探伤技术。然而，由于超声探伤法速度上的限制，既适应不了钢管在线检验的高速要求，也与涡流探伤的速度无法匹配，故这种组合目前尚不能得到广泛的应用。　　与超声探伤技术同样，磁场测定法的漏磁探伤技术也有纵向和横向探测之分。而用于钢管检验的以探测纵向缺陷为目的的漏磁探伤法具有与超声探伤基本相同的功能