钢管超声波自动探伤横向扫查系统的改造

汪 超，张兴权，刘胜斌

（渤海装备南京巨龙钢管有限公司，南京210061）

1 扩径前超声波自动检测设备存在的问题

钢管超声波自动检测是钢管焊缝内在质量控制的重要手段之一，可有效检测出钢管焊缝内在的夹渣、气孔、裂纹、未熔合、未焊透等缺陷，确保产品质量。但实际生产过程中，在钢管扩径后的超声波自动检测时，偶尔发现有钢管焊缝横向缺陷出现。但根据相关标准要求，这种缺陷的补焊应在扩径前进行。因此，出现此问题的缺陷钢管要进行切除或者降废处理，增加了钢管的生产成本，降低了生产效率。

为此，对扩径前超声波自动探伤检测设备进行了分析，发现设备上所使用的横向扫查探头的结构布置存在以下问题：①由于探头架是由顶丝固定，而顶丝偏小不能很好地固定探头架的方向。在长期使用过程中，探头容易松动，转动角度偏离焊缝中心点，使钢管焊缝中心检测成为盲区，导致漏检。改进前横向探头布置如图1所示。②检测技术条件要求探头调节时扫查交叉点必须在焊缝中心，且两边探头都是同一次波扫查的交点。但由于横向探头架不稳定，在样管调试过程中，调节时间过长，很难满足技术条件要求，从而导致钢管漏检。③检测监视系统也存在一定的不足。此横向探头是由9通道 （检测报告上黑色报警）和10通道（检测报告上红色报警）组成。9通道和10通道分别由两个探头控制，探头之间分别为一发一收共同实现，只有收发探头在同一直线上才能达到保障，这就对设备的稳定性和操作人员的操作水平要求较高。改进前通道报警波形如图2所示。

图1 改进前横向探头布置示意图

图2 改进前通道报警波形图

2 横向扫查探头的改造措施及执行情况

2.1 横向探头架探头的布置

横向探头架原来是由X形组合，通过探头一发一收进行检测，每个探头由各自的探头架控制，检测时对探头的稳定性要求较高。实际检测时，探头很容易转动而偏离焊缝中心，使钢管焊缝中心成为检测盲区，特别是大壁厚钢管检测时，焊缝中间的盲区更大。根据这一情况，对原横向探头及探头架的布置进行了改进。

（1）经过反复试验，对原扩径前钢管超声波自动探伤的横向探头架进行了改造，在设备原有横向探头架 “X”形组合的基础上，增加一组“=”形组合探头，该探头信号由两个探头分别进行自发自收完成。

（2）改进前每个探头由各自的探头架控制，即一个探头架控制一个探头，一共四个探头。改进后一个探头架控制两个探头。改进前后横向探头布置对比如图3所示。改进后调节探头时，只对一个探头架上的每一个探头进行分别调整，不干扰其他探头。改变了以往的一发一收需要通过两组探头架来控制一组信号的不足，取得了较好的效果。

图3 改进前后横向探头布置对比照片

2.2 对检测监视系统的调整

扩径前钢管超声波自动探伤检测监视系统存在一定的不足。检测时，两组横向探头由9通道（检测报告上黑色）报警和10通道（检测报告上红色）报警，9通道和10通道分别由两个探头控制，两个探头之间分别为一发一收实现。改进后，在系统原有基础上增加了两个通道（13通道和14通道）的显示，13通道在检测报告上为绿色显示，14通道在检测报告上为蓝色显示。

改进前后探头通道报警如图4所示。该报警图由样管人工缺陷调试而成，缺陷分别为内外N5刻槽和准1.6 mm竖通孔组合成。

图4 改进前后探头通道报警图

3 效果分析

将横向探头架由原来的 “X”形组合改成“=”形组合，保证了钢管横向缺陷的检测，避免了因钢管横向缺陷在扩径前检测区域漏检而导致的钢管降级或者切除。

两个探头在焊缝上方利用多次回波进行缺陷扫查，调试过程中不受钢管直径的影响，保证了探头与钢管之间稳定耦合，避免了因耦合不好而导致的钢管漏检。

增加的13通道和14通道显示，方便了检测人员对检测状态的监视，使检测人员能够及时、准确地发现缺陷所在的位置，包括缺陷水平、内外焊缝、耦合等情况。

4 结 语

通过对扩径前钢管超声波自动探伤横向扫查系统的改造，保证了钢管横向缺陷的检测，避免了因钢管横向缺陷在扩径前检测区域漏检而导致的钢管降级或者切除。 改造后的检测系统可靠性高，操作简便，稳定性好，探伤人员容易掌握。通过对该自动探伤横向扫查的改造，降低了钢管缺陷漏检的风险，提高了生产效率，降低了生产成本。

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