無(wú)縫鋼管分層采用相控陣超聲波探傷的好處

無(wú)縫鋼管是一種具有中空截面的鋼材，廣泛用于管道的制作中，如原油、成品油、天然氣的管道等。由于生產(chǎn)工藝和工況的原因，無(wú)縫鋼管不可避免地會(huì)產(chǎn)生裂紋、分層、夾渣、氣孔等缺陷。目前，在無(wú)縫鋼管缺陷檢測(cè)中應(yīng)用的無(wú)損檢測(cè)方法主要有常規(guī)超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、漏磁檢驗(yàn)、渦流檢測(cè)等。這些檢測(cè)方法都是無(wú)縫鋼管質(zhì)量監(jiān)控的有效手段。

相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種現(xiàn)代超聲檢測(cè)技術(shù)，具有聲束偏轉(zhuǎn)和動(dòng)態(tài)聚焦的能力，能有效地減小檢測(cè)盲區(qū)，提高小缺陷和帶角度缺陷的檢出率。我們采用相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)對(duì)無(wú)縫鋼管分層缺陷進(jìn)行檢測(cè)，其對(duì)分層缺陷的檢出率很高，同時(shí)能夠形象地展現(xiàn)缺陷的形貌特征，是分層缺陷檢測(cè)的有效手段。

無(wú)縫鋼管的分層缺陷及危害

無(wú)縫鋼管中分層缺陷的定義為：“平行于金屬表面的內(nèi)部層狀分離。其實(shí)際是鋼管壁厚中的異常夾雜物。無(wú)縫鋼管分層缺陷的危害主要有以下幾點(diǎn)：

(1)使分層處無(wú)縫鋼管承受載荷的有效厚度減薄，降低材料的塑性、韌性、疲勞性能和耐腐蝕性能。

(2)分層缺陷的邊緣形狀尖銳，會(huì)引起應(yīng)力集中。其對(duì)應(yīng)力作用非常敏感，特別是在交變載荷作用下，易產(chǎn)生應(yīng)力疲勞裂紋。

(3)在含濕硫化氫的液化石油氣、高溫高壓臨氫介質(zhì)等工況條件下，靠近內(nèi)表面的分層缺陷會(huì)發(fā)展變化生成鼓包、裂紋等危險(xiǎn)性缺陷。

(4)如果分層缺陷出現(xiàn)在無(wú)縫鋼管兩頭的坡口處，焊接工藝又沒(méi)有進(jìn)行坡口質(zhì)量的控制，焊接接頭的質(zhì)量將受到嚴(yán)重影響。

無(wú)縫鋼管分層缺陷的出廠(chǎng)檢測(cè)

我國(guó)鋼管生產(chǎn)廠(chǎng)家多依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB／T20490—2006《承壓無(wú)縫和焊接(埋弧焊除外)鋼管分層缺欠的超聲檢測(cè)》對(duì)無(wú)縫鋼管的分層缺陷進(jìn)行檢測(cè)。該標(biāo)準(zhǔn)適用于公稱(chēng)外徑大于30mm的鋼管的檢測(cè)。同時(shí)要求鋼管分層缺欠的檢測(cè)方法應(yīng)采用A型脈沖式超聲檢測(cè)(常規(guī)超聲檢測(cè))，超聲波束的發(fā)射方向應(yīng)垂直于鋼管表面。標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)設(shè)備校準(zhǔn)的校驗(yàn)、試樣加工制作和驗(yàn)收等級(jí)等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)定。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)靈敏度校準(zhǔn)方式有兩種，一種是在第一次底面回波滿(mǎn)波幅下方10dB處設(shè)定報(bào)警電平；另一種是以對(duì)比試樣上凹槽的回波信號(hào)滿(mǎn)波幅作為報(bào)警電平。在檢測(cè)過(guò)程中有任何高于報(bào)警電平的回波信號(hào)視為“可疑鋼管”。

“可疑鋼管”的處理方法有兩種：一是切除可疑區(qū)域；二是在可疑區(qū)域用常規(guī)超聲檢測(cè)方法進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)半自動(dòng)掃查，確定分層缺陷的范圍。如單個(gè)缺陷面積和缺陷總面積符合標(biāo)準(zhǔn)要求，該“可疑鋼管”判定為合格，反之判為不合格。

目前無(wú)縫鋼管分層缺陷的判定僅簡(jiǎn)單地通過(guò)缺陷回波與底面回波或人工缺陷回波的幅值進(jìn)行比較，對(duì)分層缺陷是否存在角度、壁厚方面是否有重疊等形貌特征沒(méi)有進(jìn)行考量。同時(shí)，對(duì)于“可疑鋼管”的處理方法較簡(jiǎn)單：直接切除可疑區(qū)域會(huì)造成材料的浪費(fèi)，增加成本；對(duì)可疑區(qū)域再次進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)半自動(dòng)常規(guī)超聲檢測(cè)，會(huì)降低生產(chǎn)效率，加大勞動(dòng)強(qiáng)度。

相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)的基本原理及特點(diǎn)

相控陣超聲檢測(cè)是常規(guī)超聲技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的新型無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。其核心技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)控制相控陣超聲探頭上的多個(gè)相互獨(dú)立的壓電晶片，使其按一定延遲時(shí)間激發(fā)和接收超聲波，從而達(dá)到改變聚焦特性、聲束偏轉(zhuǎn)、聲束位移的相控效果。與常規(guī)超聲相比，相控陣超聲具有如下特點(diǎn)：①掃查覆蓋范圍大、檢測(cè)速度快、效率高等；②檢測(cè)結(jié)果直觀(guān)、可實(shí)時(shí)顯示，且結(jié)果可保存；③聚焦區(qū)域的聲場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于常規(guī)超聲；④缺陷定位、定量誤差小，檢測(cè)靈敏度高等。