热轧无缝钢管质量缺陷与检测研究

热轧无缝钢管质量缺陷与检测研究

刘锦

衡阳华菱钢管有限公司 湖南衡阳 421001

摘要：本文介绍了热轧无缝钢管质量缺陷，阐述了常规无损检测技术以及各自的优劣点，并对我国目前钢管质量检测方法发展状况进行了概述，希望能对热轧无缝钢管质量缺陷以及检测方法的探讨有所帮助。

关键词：热轧无缝钢管；无损检测技术；质量缺陷；检测研究

无缝钢管的制造工艺有热轧、热扩、冷轧、冷拔和锻造等。对于使用条件苛刻的环境，一般要求以热轧工艺制造，热轧无缝钢管因管体组织与性能分布连续性好、使用可靠性高、产品钢种及壁厚适应范围大，故安全级别要求较高，在使用条件相对特殊或产品径壁比数值偏低等情形下优势明显。

一、热轧无缝钢管的质量缺陷叙述

根据传统定义，热轧无缝钢管常见的质量缺陷有裂纹、内折、麻面、凹陷、擦伤、折叠、分层、离层、直道、结疤、夹杂、内螺旋、青线和毛刺等。随着工业的进步和发展，这种划分实际上已不能满足要求。比如，对于成品油管和套管，常见的缺陷还有粘扣、丝扣断裂、螺纹超标、挤毁失效、渗漏、理化性能不合格、探伤不合格等，对于油缸用管常见的缺陷还有白点、烂斑等。未来随着技术标准的加严和客户订货要求的不断提高，新的缺陷名称还将不断出现。

二、热轧无缝钢管常规无损检测

无损检测英文全称Non Destructive Testing（NDT），是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，采用超声、电磁、射线、红外等原理技术并结合仪器对材料、零件、设备进行缺陷、化学、物理参数检测的技术。

对热轧无缝钢管来说，无损检测主要是以物理检测的方式来对钢管内部或者钢管表面状态进行相应的判断，检查所生产的管材是否达到使用标准。目前，常用的检测方法有超声波检测（UT）、漏磁检测（MFT）、涡流检测（ET）、磁粉检测（MPT）。

1. 超声波检测

超声波检测是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。

超声波在介质中传播时有多种波型，检验中最常用的为纵波、横波。用纵波可探测钢管中所存在的裂纹、夹杂、折叠、气孔、白点、分层等缺陷；用横波可探测钢管中周向和轴向裂缝、划伤、焊缝中的气孔、夹渣、裂缝、未焊透等缺陷。

优点：①检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、对人体无害；②在确定内部反射体的位向、大小、形状等方面较为准确；③仅须从一面接近被检验的物体。

缺点：超声波探伤对缺陷的显示不直观，探伤技术难度较大，容易受到主、客观因素的影响，要由有经验的人员谨慎操作。

（二）漏磁检测

漏磁检测是指铁磁材料被磁化后，因钢管表面或近表面的缺陷而在其表面形成漏磁场，从而可以通过检测漏磁场的变化进而发现缺陷。

漏磁场就是，当材料存在切割磁力线的缺陷时，材料表面的缺陷或组织状态变化会使磁导率发生变化，由于缺陷的磁导率很小，磁阻很大，使磁路中的磁通发生畸变，磁感应线流向会发生变化，除了部分磁通会直接通过缺陷或材料内部来绕过缺陷，还有部分磁通会泄漏到材料表面上空，通过空气绕过缺陷再进入材料，于是就在材料表面形成了漏磁场。利用磁感应传感器（如霍尔传感器）获取漏磁场信号，然后送入计算机进行信号处理，对漏磁场磁通密度分量进行分析能进一步了解相应缺陷特征比如宽度、深度。

优点：①容易实现自动化，由传感器接收信号，软件判断有无缺陷，适合于组成自动检测系统。②有较高的可靠性，从传感器到计算机处理，降低了人为因素影响引起的误差，具有较高的检测可靠性。③可以实现缺陷的初步量化，这个量化不仅可实现缺陷的有无判断，还可以对缺陷的危害程度进行初步评估。④对于壁厚30mm以内的管道能同时检测内外壁缺陷。⑤因其易于自动化，可获得很高的检测效率且无污染。

缺点：①若缺陷离表面距离很大，缺陷周围的磁场畸变主要出现在缺陷周围，而工件表面可能不会出现漏磁场。因此对于厚壁钢管来说，表面可能不会出现漏磁场。②漏磁检测不适用于检测表面有涂层或覆盖层的钢管。③磁漏检测不适合检测开裂很窄的裂纹，尤其是闭合性裂纹。

（三）涡流检测

涡流检测原理：将通有交流电的线圈套在待测的金属管外。这时线圈内及其附近将产生交变磁场，使试件中产生呈旋涡状的感应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化，进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量（如形状、尺寸等）的变化或缺陷存在等信息。

按试件的形状和检测目的不同，可采用不同形式的线圈，应用于管材的通常有穿过式、插入式线2种。穿过式线圈用来检测管材，它的内径略大于被检物件，使用时使被检物体以一定的速度在线圈内通过，可发现裂纹、夹杂、凹坑等缺陷。插入式线圈也称内部探头，放在管子或零件的孔内用来作内壁检测，可用于检查各种管道内壁的腐蚀程度等。

优点：涡流检测时线圈不需与被测物直接接触，不需要使用耦合剂，可进行高速检测，易于实现自动化。

缺点：只能检测导电材料的表面和近表面缺陷，检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰。

（四）磁粉检测

磁粉检测原理：铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。

优点：显示直观、操作简单，适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄、目视难以看出的不连续性；也可对原材料、半成品、成品工件和在役的零部件检测，可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、外折和疏松等缺陷。

缺点：对检测人员的技术和经验要求高，检测范围小，检测速度慢。不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不能检测铜、铝、镁、钛等非磁性材料；对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于20°的分层和折叠难以发现。

三、组合式无损自动探伤检测

采用单独的无损检测，只能检测出某些特定的缺陷，无法检测出钢管内部全部缺陷。因此，在实际的应用中，对于一些质量要求较高的产品，通常采用组合式方法来进行钢管探伤检测。实践发现，将穿过式涡流或漏磁探伤法与超声波探伤法结合在一起，能够将钢管中主要的缺陷全面的检测出来，这种组合检测方法可以满足钢管的使用标准，同时符合大多数用户的使用需求。如果客户要求进一步加严，还可将超声波探伤法+漏磁或涡流探伤法与磁粉探伤法组合，这样可以更好的将钢管内外部所有的缺陷检测出来，从而保证产品质量。

四、我国目前钢管质量检测方法发展状况

我国目前的热轧无缝钢管检测，还处于一个发展期，检测的效率以及检测的精确性还需要进一步的提高，必须进一步提高设备的研发水平，拉近与国外先进行业的差距，更好的促进我国钢铁行业的发展。同时，我们也需要进一步提高产品的制造水平，毕竟产品质量是制造出来的，不是检测出来的，只有制造水平提高了，产品质量才是真正的提高，才能以质取胜，赢得客户的青睐。

参考文献：

[1]热轧无缝钢管生产线自动化系统标准研制[J].阎颖.标准科学.2021(10)

[2]热轧无缝钢管质量检测技术的现状问题分析及改进对策研究[J].叶子义.中国设备工程.2019(04)