流体输送用焊接钢管母材超声波探伤方法探讨..doc

流体输送用焊接钢管母材超声波探伤方法探讨 摘　要:简要介绍了流体输送用焊接钢管母材超声波探伤方法所引用的检测标准,分析了在钢板的实际检测过程中可能存在的问题。探讨了使用横波对钢管母材进行超声波检测的可行性,定性分析和检测试验结果表明:采用横波对钢管母材进行的超声波检测可有效发现包括分层在内的各种母材缺陷,如结疤、折叠、表面压坑和夹杂物等。最后,提出了使用横波进行母材超声波检测的初步探伤方案。 前　言 随着X80钢管在西气东输二线等长输管线的成功应用,我国流体输送管线的应用水平已经跻身世界先进国家的行列。对钢管的质量要求越来越高,但是现有钢管母材部分的探伤标准和焊缝探伤标准灵敏度差距很大,母材缺陷检测能力与焊缝差距较大,对输送钢管的进一步发展有一定的影响。 笔者分析了目前常用标准的基本要求和钢管生产过程中常见母材缺陷,初步探讨使用横波进行钢管母材探伤的可行性,希望就此引起行业相关人员对于母材探伤标准改进的重视。 1　目前常用的探伤方法 目前长输管线用钢管普遍采用的标准模式为“通用标准+补充技术条件”,钢管母材的探伤方法通过引用标准明确,在通用标准和补充技术条件中引用的用于钢板检测的标准包括:ASTM A578,ASTM A435,JB/T 4730.3—2005,BS 5996:1993,SY/T 6423.5—1999(ISO 12094:1994),EN 10160:1999,GB/T 2970—2004等。 以上不同体系的标准均使用纵波直探头(单晶或双晶)探测钢板分层缺陷,灵敏度调节以钢板完好区底波或6mm平底孔等人工缺陷进行调节。各个标准的对比在《焊管》杂志以前的期刊中,有文章作了比较详细的介绍[1],在此不再赘述。 2　存在的问题 在钢板实际生产过程中,不仅可能产生分层缺陷,而且可能存在结疤(见图1(a))、折叠(见图1(b))、表面压坑(见图1(c))和夹杂物(见图1(d))等缺陷。另外,在钢管生产过程中也有可能出现划伤等缺陷。 一般情况下,超声波检测应该能够检出上述缺陷,使用直探头对于分层缺陷检测效果尚可,但是结疤、折叠和压坑等缺陷往往深度较小,在直探头的检测盲区难以检出。实际生产过程中,此类缺陷的检测主要依赖人工肉眼检查,但钢板表面可能有氧化皮等杂物,有时难以发现。钢管防腐喷砂后,经常会发现成品检验中漏检的各类母材缺陷。夹杂物反射波高度远远低于6 mm平底孔,以6 mm平底孔或完好区底波调节灵敏度,无法检出夹杂物缺陷。而且直探头的覆盖面积仅为探头晶片尺寸,用直探头纵波探伤的覆盖率很难做到100%。 因此,有必要寻找一种比现有方法更适合生产实际的钢管母材检测方法。 3　适用横波检测钢管的可行性研究 3.1　定性分析横波检验的可行性 对无缝钢管进行超声波探伤时,使用横波检测钢管横向和纵向缺陷,国外也有使用横波100%覆盖检测区域,检测小直径HFW钢管母材的情况。这种方法能否适用于埋弧焊管母材的检验,如果采用横波可以有效检出钢管母材的缺陷,同时检测过程中无缺陷处钢管本身的杂波反射远低于缺陷反射波,该方法就可行。但是流体输送钢管尺寸较大,如果每个探头的探测范围不够大,会造成探伤系统通道数过多,和现有分层探伤一样难以实现100%的检测。按照超声波探伤的基本理论,缺陷越大,反射波越高,在未扩散区外缺陷距离越远,反射波越低。钢管母材缺陷除分层和夹杂物,多为肉眼可见宏观缺陷,其超声波反射界面远大于气孔、未焊透等焊接缺陷,因此在较远的距离检测到母材缺陷完全可能。流体输送钢管通常使用热轧镇静钢,晶粒较小,因此材质衰减也比较小,超声波传播距离可以更远。考虑到上述两条理由,使用较大晶片的横波探头有可能在比较远的距离内发现母材缺陷。 3.2　探伤灵敏度试验 使用横波检测生产过程中用肉眼发现的各种母材缺陷,检测条件为:使用GE公司生产的USN60手探仪、5P10×16 K2横波探头,手工检测,探伤灵敏度为N5刻槽二次波100%。检测过程为:在近距离发现缺陷反射波以后,移动探头远离缺陷,使缺陷反射波高度与N5刻槽相同,测试母材缺陷在多大距离内可以被有效检出。 3.3　无缺陷处杂波试验 使用与上节相同的检测条件,分别对壁厚8 mm、钢级Q235B,X42钢7.1 mm,X52钢7.1 mm,X60钢7.9 mm,X70钢14.6 mm和X80钢17.5 mm等钢管母材使用横波探头进行检测,探头在距离N5刻槽300 mm处,调节N5刻槽反射波高度为80%,钢管母材完好区杂波均低于20%。 检测结果表明,使用横波探头在300 mm内检测钢管母材,杂波不会对探伤结果造成干扰。 4　探伤方案 建议采用与焊缝检测相同类型的横波检测母材,探伤工位机械系统、探头配置方