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无缝钢管的无损检测应用

发布时间:2021-02-24

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  表面缺陷主要有:划道、裂缝、折叠、翘皮、横裂、非金属夹杂等;内部缺陷主要有:裂纹、夹杂、分层等;另外还有尺寸上的缺陷,如竹节、偏心和壁厚不均等。划道的特征是在钢管的表面上呈纵向直线形划痕,多为沟状;裂缝是金属连续性已破坏的一种缺陷,特征是沿着管材纵向或螺旋方向的金属开裂,长短和深浅不一,多出现在外表面;折叠也是金属连续性已破坏的缺陷,其形状有线状和块状两种。前者从表面看与裂纹相似,但其深度延伸方向与裂纹不同,裂纹多为径向,而折叠均有一定的倾向。折叠一般是在钢管内外表面呈现出的金属折合,长短和深浅不一,多呈现纵向或螺旋方向分布;翘皮是钢管内外表面出现的局部与金属基板分离的薄片,多呈现块状分布,在管壁生根或不生根,但均不宜剥落;横裂为钢管内外表面横向破裂,其深浅不一,但长度一般很短,多为人字形;夹杂是嵌入钢管表面或金属内部原有的非金属夹杂物,多呈片状或块状分布;分层式在钢管横断面上看到的换不裂纹,严重者有时开裂,其特征是多出现在距离管子内表1/3壁厚出,周向长度一般为圆周的1/3-1/2,轴向长度不一,严重者可达数米。
  因此就有了各种无缝钢管的探伤的方法。无缝钢管无损检测的方法主要有:超声波探伤方法、涡流探伤方法、漏磁探伤方法和磁粉探伤方法,其中后三种方法有可以归并为电磁探伤方法。
  一、无缝钢管超声波探伤方法特点和应用
  无缝钢管因其形状和几何尺寸的特点,一般均采用横波反射法探伤。按探头与管材表面的耦合方式又可分为接触法和水浸法两种基本方式。以下分别简介:
  (一)接触法探伤
  接触法是指探头与管材表面直接接触进行探伤的方法,一般采用手工操作,此种方法探伤速度较慢,但设备简单、操作容易,变更规格时调试方便,因此在批量小,规格多的情况下仍经常被采用。
  (二)水浸法探伤
  水浸法是指探头与管材表面不接触,两者之间用水作为介质进行的探伤的方法。水浸法探伤具有以下优点:它可以采用聚焦声束,因而能明显提高探伤灵敏度、分辨率和检测小口径管材的能力,便于实现机械化和自动化;由于解决了探头磨损问题和使用廉价的耦合介质,故可降低生产成本等。因此,水浸法在大批量管材的检验中得到了广的应用。
  二、无缝钢管涡流探伤方法特点和应用
  涡流探伤用于钢管的质量检验已经有几十年的历史了,经过不断的改进和开发,涡流探伤已经成为国内外公认的可替代水压试验的检验方法之一,应用广,被应用于导电材料,几乎所有钢管,不论是铁磁性还是非铁磁性的,一般直径大于2mm,壁厚不小于0.1mm,均可使用涡流探伤,目前特别是应用于管材和棒材的在线或离线自动探伤中,具有检测速度高的特点。根据钢管的品种等方面的要求,一般钢管涡流探伤可以有以下几种形式:
  (一)穿过式涡流探伤
  穿过式涡流探伤是钢管涡流探伤中应用多的一种发发,一般直径小于180mm的钢管大都采用这种探伤方式,其特点是检测速度快,能够实现对整个钢管表面的检查,设备的调整和操作均比较简单。
  常用的穿过式涡流探伤设备由检测部分,包括涡流探伤仪、检测线圈和磁饱和装置;辅助部分,包括机械部分,如上下料台架、传输辊道、检测主机、控制系统和退磁及标记装置等组成。
  (二)旋转点探头是涡流探伤
  旋转点探头式涡流探伤是点探头网绕钢管旋转而钢管直线前进的自动化探伤方式,点探头置于旋转头中,探头旋转完成对钢管表面的扫查。
  点探头的检测灵敏度高,所以一般用于对钢管质量要求较高时时有,旋转点探头发往往与穿过式合并使用,这是因为旋转点探头对沿钢管轴向分布的裂纹比较敏感,而穿过式线圈对沿钢管周围分布的缺陷或裂纹比较敏感,两者都能够达到相互补充的作用。
  旋转点探头法比较适合于中、小口径钢管的检测,而点探头的灵敏度较高,所以适用于表面较光洁的钢管检测,对于热轧钢管等表面粗糙和带有氧化铁皮的钢管,不宜采用旋转点探头式涡流探伤。
  旋转点探头是涡流探伤设备的构成与穿过式涡流探伤设备基本相同,区别只在于用喜欢装头替代磁饱和装置安装在检测机构上。
  三、无缝钢管磁粉/漏磁探伤方法特点和应用
  磁粉探伤和漏磁探伤统称为漏磁探伤。从物理本质上讲,它们属于同一种检测方法,用于铁磁性材料的探伤,都是通过漏磁场的检测,来发现材料中的缺陷。
  磁粉探伤室漏磁探伤方法的一种,在实际中被广的应用,而利用检测元件测定漏磁场的存在,是漏磁场探伤方法的另一种,近年来,在冶金行业的管材、棒材探伤中越来越多地被使用,常常将这种探伤方法通俗的称为漏磁探伤。
  (一)磁粉探伤
  无缝钢管磁粉探伤一般用于自动探伤设备探伤存在的管端不可探测区的探伤,即管端探伤,一般采用荧光磁粉探伤方法,对管端约300mm以内进行纵向和轴向磁化,一般采用磁化线圈对钢管纵向磁化、芯棒通电对钢管轴向磁化,并形成复合磁场,检查内外表面和近表面各个方向上的缺陷,设备的磁化和退磁采用自动控制技术,人工在紫外线光源的照射下观察内外表面磁痕显示。该方法采用了荧光磁粉探伤方法,具有检测灵敏度高,操作简单,方便,检测结果直观,检测范围内无盲区,自动化程度高,检验速度快,一般可以做到多路钢管同时检验,提高了检验产能,能与前道的自动探伤设备产能匹配,但由于需要通过人眼观察磁痕,所以检验质量和可靠性完全取决于人的因素。
  (二)漏磁探伤
  无缝钢管漏磁探伤通过使用传感器检测缺陷漏磁场而实现对缺陷的检测,采用传感器和被检测钢管相对运动状态,切割磁力线,通过电子仪器处理后,取得缺陷信号。
  漏磁探伤设备一般由磁化电源、磁化线圈(磁轭)、检测探头、探头旋转装置(或钢管旋转装置)、退磁(横向漏磁需要退磁)、标记等装置所组成。
  漏磁探伤一般分为纵向漏磁探伤设备和横向漏磁探伤设备两种,纵向漏磁探伤设备对钢管施加周向磁化,检测钢管内外表面和近表面的纵向缺陷;横向漏磁探伤设备对钢管施加横向磁化,检测钢管内外表面和近表面的横向缺陷。
  漏磁探伤具有以下优点:
  易于实现自动化
  具有较高的检测可靠性
  可实现对缺陷的初步评定
  具有高效和无污染的特点
  同时漏磁探伤也存在电磁探伤的提高效应,影响探伤的灵敏度,采用接触法探伤,探头磨损会影响检测灵敏度等缺。

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