根据管材的加工方法不同,管材可分为无缝管和焊接管。焊接管主要的探伤区域是焊缝,所以其常见缺陷为焊接缺陷,如裂纹、未熔合、未焊透、气孔、夹渣等,这里不做论述。
无缝钢管的制造工艺一般是通过穿孔工艺和高速挤压工艺制造而成的。穿孔工艺一般是用穿孔机对原材料进行穿孔,同时用轧辊进行滚轧,最后用芯棒轧管机轧管机定径,压延制作成型。高速挤压工艺是在挤压机中直接高速挤压而成。高速挤压工艺制造出来的管材尺寸精度较高。无缝钢管的这两种制造工艺造成了无缝钢管中的常见缺陷为裂纹、折叠、分层、夹杂、凹坑等。其中最危险的缺陷是裂纹,超声波检验的主要目的就说将无缝钢管中的裂纹检测出来,特别是垂直于扫查面的裂纹。大口径的厚壁管也可以经锻造工艺、轧制工艺制作而成。这种两种工艺两种制作出来的管我们一般称为锻轧管。锻轧管的主要缺陷与锻件类似,一般为裂纹、白点、重皮等。
一般我们把外径大于100mm的管材称为大直径管,把外径小于等于100mm的管材称为小直接管。而根据管材壁厚与外径的比值,我们又把管材分为厚壁管和薄壁管。一般我们将壁厚与外径之比不大于0.2的管材称为薄壁管,把壁厚与外径之比大于0.2的称为厚壁管。之所以这样划分,是以折射横波能否达到管材内壁来作为标准的。下面的论述全部是关于小直径薄壁管的超声波探伤。
小直径薄壁管探伤
小直径薄壁管超声波探伤主要是为了发现平行于管轴的径向缺陷,故扫查方向一般是利用横波进行周向扫查检测。为了发现垂直于管轴的径向缺陷,有时也利用横波进行轴向扫查。如下图所示:
按耦合方式的不同,小径管探伤分为接触法检测和水浸法检测:
一、 接触式检测
这种检测方式一般是指手工检测。探头和检测面直间涂覆一层耦合剂。这种检测方法要求将斜探头的斜契加工成与管材表面相吻合的曲面,以实现良好的耦合。小径管探伤有时为了提高检测灵敏度,还可以采用聚焦探头。
有机玻璃斜契在检测中磨损较大,斜契磨损后会引起入射角变化,从而降低检测灵敏度,所以在检测中需要一般需要增加增加检测校准的次数。
(1) 纵向缺陷检测
1) 探头要求
检测纵向缺陷的探头,应于被检测面耦合良好,探头晶片直径或长度不大于25mm,探头的频率在2.5-5MHz之间。
2) 对比试块
对比试块应选用与被检测管材规格相近、材质、热处理状态、表面状态相同或相近的钢管制做。对比试块本身不得有大于Φ2mm当量的自然缺陷。对比试块的长度和尺寸应能满足检测设备和检测方法的要求。对比试块上的人工缺陷为V型尖角槽,尖角槽的位置和尺寸如下图。用对比试块上的人工V型槽来设定检测灵敏度。
3) 检测灵敏度设定
把探头置于对比试块上做周向扫查,用第一次波先找到对比试块内壁上的V型槽,将槽的最高回波调到标准波高(80%),再移动探头用第二次波找到外壁槽的最高回波,然后把两次回波的连线作为基准灵敏度。扫查时,在此基准灵敏度基础上再提高6dB作为扫查灵敏度。
4) 扫查方式
探头沿周向按螺旋线进行扫查。具体扫查方式有四种:一是探头不动,管材旋转的同时做轴向移动。二是探头做轴向移动,管材旋转。三是管材不动,探头沿着螺旋线扫查。四是探头旋转,管材做轴向移动。为了保证对管材的百分之百扫查,探头扫查的螺旋线的螺距不能太大,要有15%的覆盖面。声束在管壁内沿着周向呈现锯齿形传播,可以发现跟钢管轴线平行的纵向缺陷。
5) 判定和验收
在扫查时发现缺陷,要将扫查灵敏度调回基准灵敏度,凡高于基准灵敏度线的缺陷均判定为不合格。不合格品允许在尺寸公差范围内采取修磨的方法进行处理,然后再进行复验。复验合格则为合格品,复验不合格可以继续修磨至公差极限,如若复验依旧不合格,则管材报废。
(2) 横向缺陷检测
1) 横向缺陷检测的探头,应专门加工成与管材相吻合的曲面,以达到良好的耦合效果。晶片的 长度或直径不大于25mm,探头频率为2.5-5MHz。
2) 对比试块:检测横向缺陷用的对比试块,同样应选择与被检产品规格相同或相似,表面状态、材质、热处理状态与被检试块相同或相近的材料制作。用于制作对比试块的材料不应含有Φ2mm当量平底孔的自然缺陷。对比试块上的人工缺陷为周向尖角槽。人工缺陷的的位置和尺寸见下图:
3) 灵敏度的设定
对于只有外表面人工缺陷的试块,可以直接将外表面的人工缺陷最高回波调到50%作为基准检测灵敏度。
对于内外壁均有人工缺陷的试块,可以先用一次波扫查内壁人工缺陷,找到其最高回波并提到80%波高,然后移动探头,用二次波找到外壁的人工缺陷最高回波,二者的连线即为基准检测灵敏度。扫查灵敏度再提高6dB。
4) 扫查方式
探头沿着管材轴向按螺旋线进行扫查,使声速在管壁内沿轴向呈锯齿形进行传播,以检验与管轴线垂直的横向缺陷。
5) 评定与验收
在扫查时发现缺陷,要将扫查灵敏度调回基准灵敏度,凡高于基准灵敏度线的缺陷均判定为不合格。不合格品允许在尺寸公差范围内采取修磨的方法进行处理,然后再进行复验。复验合格则为合格品,复验不合格可以继续修磨至公差极限,如若复验依旧不合格,则管材报废。
6. 合格级别的确定
无论是扫查纵向缺陷还是横向缺陷,合格级别一般由供需双方共同确定。一般是由需方根据管材的用途选定或制定合适的验收级别,然后由供方确定后执行。