组合无损检测技术在无缝钢管探伤中的应用分析

方华军

（衡阳华菱钢管有限公司，湖南 衡阳 421001）

组合无损检测技术在无缝钢管探伤中的应用分析

方华军

（衡阳华菱钢管有限公司，湖南 衡阳 421001）

无损检测技术是在无缝钢管生产过程中，保证其质量的重要方法。但单一的无损检测技术在无缝钢管的检测中，通常难以达到综合检测的目的，因此需采取多种无损检测技术相结合的方法来进行检测，实现对无缝钢管的有效探伤。本文对组合无损检测技术在无缝钢管探伤中的应用进行分析探讨。

组合无损检测技术；无缝钢管；探伤

由于在无缝钢管的探伤中，单一的无损检测技术仅能检测出其中一小部分缺陷，同时由于检测速度存在较大差距，涡流探伤与超声的组合方式较为复杂，加上无缝钢管的材质及外观尺寸只能通过人工检查方式进行，因此单一的检测技术无法起到对生产过程质量监督的作用。这就需要我们掌握多种无损检测技术，并将它们相结合，通过对无缝钢管的生产情况及材质等情况进行探讨，使用组合无损检测技术进行探伤，以满足无缝钢管探伤的需求。

1 无损检测传统技术分析

1.1 超声检测

超声检测包括超声测量无缝钢管尺寸、超声探伤无缝钢管存在的缺陷两种。目前超声探伤较为多用，该方式经常采用手工测量方式对无缝钢管尺寸进行测量。超声探伤主要是对无缝钢管内部、表面存在的纵向缺陷进行探测，有时也可根据实际情况对无缝钢管内部、表面存在的横向缺陷进行探测。其中纵向缺陷的超声探测速度约为20m/min，横向缺陷则为10m/min。该探伤方法具有较高灵敏度，可有效检测出钢管中的裂纹、直道、非金属夹杂等缺陷，因此多用于质量要求较高的无缝钢管检测。但超声检测方式存在探测速度较慢的缺点，无法被广泛应用于生产无缝钢管的流水线上，因此该检测方式多用于离线检测高质量的无缝钢管。超声测量具有速度快、精度高、体积小等优点，有脉冲反射式及共振式两种测量方式。但由于该测量方式仅能用于对壁厚进行离线式接触法进行局部抽检，无法对钢管外径进行测量，因此应用较少。

1.2 涡流探伤

该探伤法是目前应用较为广泛的方法，是以电磁感应为基础，对钢管进行百分之百的快速、大批量自动检测，故在检测不同类别的无缝钢管质量时，涡流探伤成为一种必备检测手段。涡流探伤有穿过式探头与点式探头两种探伤法。点式探头检测速度相对较慢，且由于设备较复杂，因为应用范围并不广泛，而穿过式探头则设备简单，速度快，检测灵敏度高。但该检测方法也存在一定缺陷，如精度低，难以实现单一重点监测。

1.3 漏磁探伤

漏磁探伤是基于铁磁性材料磁性变化的无损检测技术，主要分为磁场测定法、磁粉探伤法，磁粉探伤法具有操作简单特点，但在探伤过程中磁痕需通过肉眼观察，较难实现自动化操作。磁场测定法虽然可拾取漏掉的磁场信息，但设备复杂，操作难度大，成本高。因此，一般在漏磁探伤操作中，若未作出特殊说明，磁场测定法为常用的漏磁探伤操作法。

2 组合无损检测技术在无缝钢管探伤中的应用

2.1 自动探伤检测

无缝钢管材料中存在的特定缺陷均可通过不同的探伤方法进行探测，但没有一种方法可将无缝钢管材料缺陷全部检测出。而采用组合无损检测技术则可最大程度将无缝钢管中的各类缺陷检测出来，从而进一步保证钢管质量。穿过式涡流探伤法和超声探伤法组合本应是首选组合方式，但超声探伤法速度较慢，无法与涡流探伤相配合，适应钢管检测的高速要求。磁场测定法与超声探伤法一样有纵向、横向的区别。而漏磁探伤法则可对无缝钢管的内部及表面的纵向缺陷进行检测，但与超声探伤检测方式相比，漏磁探伤法检测的灵敏度较低。此外，漏磁探伤法在对检测传感器进行设置时可依据检测速度而定，调成其机头旋转速度，因此该探测方法既可匹配涡流探伤法，还可使用钢管生产流水线的速度要求。

由此可知，将穿过式涡流探伤法与漏磁探伤法相结合，可有效检测出无缝钢管中的主要缺陷，也可适应流水线检测的速度要求，足以满足大部分标准用户的质量标准。但对于质量要求更高的钢管，如高压化肥管、高压锅炉管等，则需在使用该组合无损检测技术检测后，再使用超声探伤进行检测。

2.2 材质自动鉴别

在生产钢管的过程中，通常不可避免的会有其它材质不同的钢管混入。人工火花鉴别方式作为挑选材质不同的钢管的传统方式，耗时、耗力，且对操作人员的专业素质与专业水平提出了较高的要求，因此较难完全杜绝出现混钢现象。

电磁分钢法则可在混钢的分选过程中进行自动鉴别，自动鉴别原理如下：由于钢管的磁导率相对较大，属于铁磁性材料的一种，依据材质不同的钢管初始磁导率不同的特点，一旦钢的化学成分出现变化时，钢管的初始磁导率也会发生较大差异，并可通过传感器鉴别出来。

2.3 自动测径测厚

以往的便携式起身测厚仪对钢管局部进行测厚操作时仅仅只能采用离线式接触法，故在测量无缝钢管外观尺寸的时候，只能采用效率较低的人工测量法进行，不能对大批量生产的钢管尺寸进行快速测量，因此需探讨液浸法超声测厚、测径的可行性及原理。可于被测钢管的两侧分别布置两个窄脉冲发收双用超声探头，并在探头前方的固定位置设置辅助反射体，以促使其在需要测量的钢管四周旋转，并只可反射探头的部分发射声能。将探头与需测量的钢管放置于水中，发现探头除了发射始波外，同时还会发射钢管内表底面与外表界面的回波、辅助反射体回波。通过探头接收的钢管内表面与外表面的回波时间差，即可得出钢管壁的厚度值；通过辅助反射体回波和钢管外表面、内表面回波时间差，则可计算钢管表面与反射体之间的距离。因此，采用水浸法超声测量技术可对钢管进行快速自动测径测厚，且可根据实际需求来调整测量速度，以达到对在线检测的要求。由此可知，由纵向漏磁探伤、电磁分钢、超声测量、穿过式涡流探伤组成的组合无损检测技术可对无缝钢管存在的大多数缺陷进行有效测量，并可将混料剔除，自动测量无缝钢管的壁厚与外径，从而有效保障产品质量。

3 组合无损检测技术的工艺布置

3.1 生产流程

在对无缝钢管进行组合无损检测时，其精整流水线如下：上料、矫直、过度、吸灰、组合无损检测、管端检验、排管锯、装筐。另外，对管端倒棱部分有特殊要求的无缝钢管，但仍需由人工完成管端部分的检验工作，这是由于无缝钢管的部分区域管端无法探及，且该段区域长度约为200mm。如钢管被无损检测判定为不合格，需进行返切或修磨。

3.2 组合无损检测工艺布置

根据精整生产流水线的组合无损检测系统，可将其工艺布置和系统构成分为退磁装置、无损检测装置、定心驱动装置、自动标记装置四个部分。整体工艺布置如下：夹持器→电磁分钢→夹持器→涡流探伤→夹持器→漏磁探伤→夹持器→超声测量→夹持器→直流退磁→交流退磁→夹持器→自动标记。定性驱动装置是提供钢管动力的主要装置，可促使钢管一边匀速前进一边保持检测同心度；对检测出有缺陷的钢管进行标记则是采用自动标记装置，以便返切等处理。

由于无缝钢管需进行磁化处理后才可进行电磁无损检测，因此在检测前需退磁处理钢管，否则会对钢管的加工、使用等产生一定影响。退磁处理的组成部分为交流退磁与直流退磁，薄壁碳素钢管一般采用交流退磁进行处理，但厚壁钢管、合金钢管则需要采用先直流后交流的方式进行退磁。

4 结语

对钢管采用组合无损检测技术，并进行人工抽检，可发现钢管均具备良好质量，其基本无漏检现象出现。由此可见，组合无损检测技术用于钢管检测中，一般检测速度为1.5～2m/s，最高可达到3m/s，不仅满足了速度上的实际需求，也可满足无缝钢管的性能要求与质量要求，成功实现检验百分之百自动化。

因此，在现代钢管的实际生产过程中组合无损检测技术是必不可少的工序之一，可保证无缝钢管的生产质量。但其也存在一定的不足，如漏磁探伤的灵敏度不是很高等，还需对该检测技术进行进一步的探查。

[1]汤靓.超声波无损探伤在无缝钢管中的运用[J].科技风，2014,(14):77～77.

[2]赵海燕，落宝龙，张雨生等.无损检测中超声探伤技术的应用[J].中国科技纵横，2015,(7):60～60,62.

[3]赵毅，张钺.超声波无损检测技术在钢管检测中的应用[J].中国新通信，2012,(17):78～79.

TG115.28

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1671-0711（2017）01（下）-0078-02