无缝钢管质量检测中超声波检测技术的应用研究

无缝钢管质量检测中超声波检测技术的应用研究

王刚强 傅安平 

金华市特种设备检验检测院  浙江省金华市  321000

摘要：经济发展水平的提高带动了科学技术的发展，因此无缝钢管行业的发展速度正在逐渐加快。随着科学技术水平的提高，超声波检测技术开始被引入到无缝钢管的质量检测工作中。本文主要描述了超声波无损检测的概述以及优缺点，同时对无缝钢管质量检测中运用的超声波检测技术，如超声波探伤技术、超声波测厚技术、超声波测径技术等的功能以及应用场景进行了简要分析。超声波检测技术为无缝钢管行业发展提供了质量保障，在无缝钢管质量检测中可保证测量结果的精确性与可靠性。

关键词：无缝钢管；质量检测；超声波技术

引言

进入新时代后，随着社会经济快速发展，无缝钢管行业迎来了发展高峰期，并凭借中空截面特点，被广泛运用到各个领域。因此，必须正确认识超声波无损检测，并加强其在无缝钢管质量缺陷检测中的运用，充分发挥其作用，从而为无缝钢管质量提供有力保障。

1超声波无损检测概述

随着时代的变革和工业的迅速发展，人们越来越重视工业制造质量，无损检测也得到了进一步的发展。无损检测利用了声波、光、磁和电等特性在不损害被检工件性能的前提下，检测工件的缺陷性，并且可以测量出工件缺陷大小、缺陷的位置和工件的固有性质。这不仅控制了工业工件的安全性能、还提升了工业生产部门的可靠性，为工业制造评价提供了详细有效的数据。超声波无损检测最早起源于苏联，1929年苏联科学家利用超声波的连续穿透研制出了世界上第一台超声波检测装置，让超声波进入了工业领域。二战时期超声波的无损检测更是得到了进一步的发展，二战时期英国、美国分别在1944年、1946年制造出A型脉冲发射式超声波探伤仪。到20世纪50年代，A型脉冲发射式超声波探伤仪在世界上的发达国家得到了广泛的应用，尤其在当时钢铁、铁路和造船高速发展时期，超声波探伤仪更是必不可少的检测仪器。时至今日，国际许多知名的公司如美国的METEC、西班牙的TECHATOM等所研发生产的检测系统在信号采集、分析和成像处理的技术领域一直处于世界的领先地位。超声波无损检测一路走来也是一波三折，从无损探伤，慢慢转变为无损检测，到现在的无损评价；由最初仅限检验工业零件的缺陷；到20世纪成长到能进一步的检测出工业零件的缺陷的大小和位置及类型；直至今日超声波无损检测仪能对工业零件做出全面综合的评价，不仅能检测出工业零件的顾有属性以及状态，还能评估出工业零件的发展趋势。也因此无损超声波检测更全面的保证了材料的质量、从而使工业制造质量达到有效的控制。纵观现在的工业发展和生活，航天航空的发展成为各个国家的重中之重，铁路、航母以及简单的机械制造都广泛的应用到了超声波无损检测仪，它不仅运用极其广泛，并且还能为企业带来显著的经济效益。

2超声波无损检测的优缺点

就目前而言，超声波无损检测技术的应用最为广泛。超声波无损检测技术大多应用于现代工业的发展过程中。超声波无损检测技术凭借范围广，方向准确，穿透力大，定位准确等特点备受青睐。在工作人员采用超声波无损检测技术的过程中，不会对工作人员本身的人身安全造成威胁，也不会损害被检测对象的使用性能。而且，超声波无损检测技术还具有全面性。工作人员运用超声波无损检测技术不仅可以了解被检测对象的使用性能，还可以充分掌握被检测对象的原材料和具体制作工艺。但是，超声波无损检测技术也存在许多不足。工作人员在采用超声波无损检测技术时，可能会出现检测结果重复的状况。

3无缝钢管质量检测中运用的超声波检测技术

3.1超声波探伤

首先，旋转水腔式，这一方式主要就是在密封水腔中让探头高速旋转，并让钢管从中直行穿过来完成探伤操作。这一设备有着较快的探伤速度，在中小直径的钢管探伤检测中得到了广泛运用。其次，局部水浸式。局部水浸式探伤设备顾名思义是指将探伤设备的探头安装在被检测的无缝钢管的盒子中，将盒子中装满水，让处于前进状态的钢管与水面相互接触，进而获得被检测钢管的具体情况。局部水浸式探伤设备可以在中等直径的钢管中发挥作用。如果被检测钢管的检测速度慢，工作人员可以通过增加探伤设备探头的数量，加快探伤设备的运转速度。采用局部水浸式探伤设备可以提高探伤工作的灵活性，避免水资源的浪费，水体密封工作到位可以减少对被检测钢管的损坏。最后，接触式。这一方式就是探头直接和钢管接触，并和极薄水膜进行耦合的一种探伤方式，其最大特点就是可以保证探头不动或者是钢管处在螺旋前行状态。这种方式在厚壁钢管与直径较大的钢管探伤检测中发挥着良好作用。在局部水浸与接触式的超声波探伤设备中，国内和国外并不存在较大差别。

3.2超声波测厚

在一般情况下，超声波测厚技术与超声波探伤技术具有相似性，主要表现为超声波测厚设备与超声波探伤设备大体上相同，超声波测厚技术使用效果受多重因素的影响。例如，检测对象的表面过于粗糙，无法接收到有效信号，影响超声波检测数据，无法确保检测数据的准确性等。在无缝钢管的质量检测中，超声波测厚设备有旋转水腔式、局部水浸式以及接触式。过去的无缝钢管质量检测方法无法满足现今无缝钢管对测厚精度的要求，无缝钢管的质量检测对测厚精度要求较高，只有通过采用超声波测厚技术才可以满足无缝钢管对测厚精度的需求。然而，工作人员在运用超声波测厚技术的过程中，无缝钢管的测厚精度受多种因素的干扰，其中机械设备对测厚精度的影响最大。在对样管进行测量时，要注意结合无缝钢管的外径配合适宜的探头，保证测量效果与精度。表1为探头的规格配置。随着现代科学技术水平的提高，研发人员加大对超声波探测技术的研发力度，超声波检测技术也有了进步。现今的超声波技术具有自动追踪功能，可提高超声波测厚水平。在新时代的背景之下，无缝钢管的质量检测工作中的分层缺陷检测发挥了越来越重要的作用。当无缝钢管出现分层缺陷之后，钢管质量无法达到钢管使用标准，企业会损失大量的经济利益，因此解决分层缺陷问题至关重要。分层缺陷问题主要出现在钢管表面的厚壁处，但是随着超声波检测技术的运用，分层缺陷问题可以及时被检测出来，工作人员可以根据具体情况采取应对方法，加强对无缝钢管质量的检测。而且在超声波测厚技术的应用过程中，检测分层工作与测厚工作需要使用相同的超声波探头。由于钢管薄壁管的厚度不足钢管壁厚的1/4，所以在测厚工作中应该在一波与二波之间设置阀门，避免在测厚工作中出现误差进而影响钢管的质量。

3.3超声波测径

在运用超声波对钢管外径进行测量时，具体程序如下：将超声波探头A与B对称分布，二者间距离是一定的，用L表示，而探头A、B和钢管表面的距离则可以通过测量获得，分别记作S1与S2，则钢管外径可以由D=L-（S1+S2）这一公式获得。

结语

开展无缝钢管的质量检测工作有利于无缝钢管行业的发展，而超声波检测技术的应用为无缝钢管的质量检测工作提供了技术支持，所以只有不断提升超声波探测技术，才能提高质量检测的工作效率。科学技术的进步让超声波检测技术在众多行业中得到广泛应用，由此可以看出，超声波检测技术在许多行业的发展过程中也占据了重要地位。

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