無縫鋼管分層采用相控陣超聲波探傷的好處

無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，無縫鋼管不可避免地會產(chǎn)生裂紋、分層、夾渣、氣孔等缺陷。目前，在無縫鋼管缺陷檢測中應(yīng)用的無損檢測方法主要有常規(guī)超聲檢測、磁粉檢測、滲透檢測、漏磁檢驗(yàn)、渦流檢測等。這些檢測方法都是無縫鋼管質(zhì)量監(jiān)控的有效手段。

相控陣超聲檢測技術(shù)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種現(xiàn)代超聲檢測技術(shù)，具有聲束偏轉(zhuǎn)和動態(tài)聚焦的能力，能有效地減小檢測盲區(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技術(shù)對無縫鋼管分層缺陷進(jìn)行檢測，其對分層缺陷的檢出率很高，同時能夠形象地展現(xiàn)缺陷的形貌特征，是分層缺陷檢測的有效手段。

無縫鋼管的分層缺陷及危害

無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。無縫鋼管分層缺陷的危害主要有以下幾點(diǎn)：

(1)使分層處無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，會引起應(yīng)力集中。其對應(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)在無縫鋼管兩頭的坡口處，焊接工藝又沒有進(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。

無縫鋼管分層缺陷的出廠檢測

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

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測靈敏度校準(zhǔn)方式有兩種，一種是在第一次底面回波滿波幅下方10dB處設(shè)定報(bào)警電平；另一種是以對比試樣上凹槽的回波信號滿波幅作為報(bào)警電平。在檢測過程中有任何高于報(bào)警電平的回波信號視為“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)超聲檢測方法進(jìn)行手動或自動半自動掃查，確定分層缺陷的范圍。如單個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。

目前無縫鋼管分層缺陷的判定僅簡單地通過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有進(jìn)行考量。同時，對于“可疑鋼管”的處理方法較簡單：直接切除可疑區(qū)域會造成材料的浪費(fèi)，增加成本；對可疑區(qū)域再次進(jìn)行手動、自動半自動常規(guī)超聲檢測，會降低生產(chǎn)效率，加大勞動強(qiáng)度。

相控陣超聲檢測技術(shù)的基本原理及特點(diǎn)

相控陣超聲檢測是常規(guī)超聲技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的新型無損檢測技術(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相互獨(dú)立的壓電晶片，使其按一定延遲時間激發(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、檢測速度快、效率高等；②檢測結(jié)果直觀、可實(shí)時顯示，且結(jié)果可保存；③聚焦區(qū)域的聲場強(qiáng)度遠(yuǎn)大于常規(guī)超聲；④缺陷定位、定量誤差小，檢測靈敏度高等。