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表面缺陷主要有:劃道、裂縫、折疊、翹皮、橫裂、非金屬夾雜等;內部缺陷主要有:裂紋、夾雜、分層等;另外還有尺寸上的缺陷,如竹節、偏心和壁厚不均等。劃道的特征是在鋼管的表面上呈縱向直線形劃痕,多為溝狀;裂縫是金屬連續性已破壞的一種缺陷,特征是沿著管材縱向或螺旋方向的金屬開裂,長短和深淺不一,多出現在外表面;折疊也是金屬連續性已破壞的缺陷,其形狀有線狀和塊狀兩種。前者從表面看與裂紋相似,但其深度延伸方向與裂紋不同,裂紋多為徑向,而折疊均有一定的傾向。折疊一般是在鋼管內外表面呈現出的金屬折合,長短和深淺不一,多呈現縱向或螺旋方向分布;翹皮是鋼管內外表面出現的局部與金屬基板分離的薄片,多呈現塊狀分布,在管壁生根或不生根,但均不宜剝落;橫裂為鋼管內外表面橫向破裂,其深淺不一,但長度一般很短,多為人字形;夾雜是嵌入鋼管表面或金屬內部原有的非金屬夾雜物,多呈片狀或塊狀分布;分層式在鋼管橫斷面上看到的換不裂紋,嚴重者有時開裂,其特征是多出現在距離管子內表1/3壁厚出,周向長度一般為圓周的1/3-1/2,軸向長度不一,嚴重者可達數米。
因此就有了各種無縫鋼管的探傷的方法。無縫鋼管無損檢測的方法主要有:超聲波探傷方法、渦流探傷方法、漏磁探傷方法和磁粉探傷方法,其中后三種方法有可以歸并為電磁探傷方法。
一、無縫鋼管超聲波探傷方法特點和應用
無縫鋼管因其形狀和幾何尺寸的特點,一般均采用橫波反射法探傷。按探頭與管材表面的耦合方式又可分為接觸法和水浸法兩種基本方式。以下分別簡介:
(一)接觸法探傷
接觸法是指探頭與管材表面直接接觸進行探傷的方法,一般采用手工操作,此種方法探傷速度較慢,但設備簡單、操作容易,變更規格時調試方便,因此在批量小,規格多的情況下仍經常被采用。
(二)水浸法探傷
水浸法是指探頭與管材表面不接觸,兩者之間用水作為介質進行的探傷的方法。水浸法探傷具有以下優點:它可以采用聚焦聲束,因而能明顯提高探傷靈敏度、分辨率和檢測小口徑管材的能力,便于實現機械化和自動化;由于解決了探頭磨損問題和使用廉價的耦合介質,故可降低生產成本等。因此,水浸法在大批量管材的檢驗中得到了廣的應用。
二、無縫鋼管渦流探傷方法特點和應用
渦流探傷用于鋼管的質量檢驗已經有幾十年的歷史了,經過不斷的改進和開發,渦流探傷已經成為國內外公認的可替代水壓試驗的檢驗方法之一,應用廣,被應用于導電材料,幾乎所有鋼管,不論是鐵磁性還是非鐵磁性的,一般直徑大于2mm,壁厚不小于0.1mm,均可使用渦流探傷,目前特別是應用于管材和棒材的在線或離線自動探傷中,具有檢測速度高的特點。根據鋼管的品種等方面的要求,一般鋼管渦流探傷可以有以下幾種形式:
(一)穿過式渦流探傷
穿過式渦流探傷是鋼管渦流探傷中應用多的一種發發,一般直徑小于180mm的鋼管大都采用這種探傷方式,其特點是檢測速度快,能夠實現對整個鋼管表面的檢查,設備的調整和操作均比較簡單。
常用的穿過式渦流探傷設備由檢測部分,包括渦流探傷儀、檢測線圈和磁飽和裝置;輔助部分,包括機械部分,如上下料臺架、傳輸輥道、檢測主機、控制系統和退磁及標記裝置等組成。
(二)旋轉點探頭是渦流探傷
旋轉點探頭式渦流探傷是點探頭網繞鋼管旋轉而鋼管直線前進的自動化探傷方式,點探頭置于旋轉頭中,探頭旋轉完成對鋼管表面的掃查。
點探頭的檢測靈敏度高,所以一般用于對鋼管質量要求較高時時有,旋轉點探頭發往往與穿過式合并使用,這是因為旋轉點探頭對沿鋼管軸向分布的裂紋比較敏感,而穿過式線圈對沿鋼管周圍分布的缺陷或裂紋比較敏感,兩者都能夠達到相互補充的作用。
旋轉點探頭法比較適合于中、小口徑鋼管的檢測,而點探頭的靈敏度較高,所以適用于表面較光潔的鋼管檢測,對于熱軋鋼管等表面粗糙和帶有氧化鐵皮的鋼管,不宜采用旋轉點探頭式渦流探傷。
旋轉點探頭是渦流探傷設備的構成與穿過式渦流探傷設備基本相同,區別只在于用喜歡裝頭替代磁飽和裝置安裝在檢測機構上。
三、無縫鋼管磁粉/漏磁探傷方法特點和應用
磁粉探傷和漏磁探傷統稱為漏磁探傷。從物理本質上講,它們屬于同一種檢測方法,用于鐵磁性材料的探傷,都是通過漏磁場的檢測,來發現材料中的缺陷。
磁粉探傷室漏磁探傷方法的一種,在實際中被廣的應用,而利用檢測元件測定漏磁場的存在,是漏磁場探傷方法的另一種,近年來,在冶金行業的管材、棒材探傷中越來越多地被使用,常常將這種探傷方法通俗的稱為漏磁探傷。
(一)磁粉探傷
無縫鋼管磁粉探傷一般用于自動探傷設備探傷存在的管端不可探測區的探傷,即管端探傷,一般采用熒光磁粉探傷方法,對管端約300mm以內進行縱向和軸向磁化,一般采用磁化線圈對鋼管縱向磁化、芯棒通電對鋼管軸向磁化,并形成復合磁場,檢查內外表面和近表面各個方向上的缺陷,設備的磁化和退磁采用自動控制技術,人工在紫外線光源的照射下觀察內外表面磁痕顯示。該方法采用了熒光磁粉探傷方法,具有檢測靈敏度高,操作簡單,方便,檢測結果直觀,檢測范圍內無盲區,自動化程度高,檢驗速度快,一般可以做到多路鋼管同時檢驗,提高了檢驗產能,能與前道的自動探傷設備產能匹配,但由于需要通過人眼觀察磁痕,所以檢驗質量和可靠性完全取決于人的因素。
(二)漏磁探傷
無縫鋼管漏磁探傷通過使用傳感器檢測缺陷漏磁場而實現對缺陷的檢測,采用傳感器和被檢測鋼管相對運動狀態,切割磁力線,通過電子儀器處理后,取得缺陷信號。
漏磁探傷設備一般由磁化電源、磁化線圈(磁軛)、檢測探頭、探頭旋轉裝置(或鋼管旋轉裝置)、退磁(橫向漏磁需要退磁)、標記等裝置所組成。
漏磁探傷一般分為縱向漏磁探傷設備和橫向漏磁探傷設備兩種,縱向漏磁探傷設備對鋼管施加周向磁化,檢測鋼管內外表面和近表面的縱向缺陷;橫向漏磁探傷設備對鋼管施加橫向磁化,檢測鋼管內外表面和近表面的橫向缺陷。
漏磁探傷具有以下優點:
易于實現自動化
具有較高的檢測可靠性
可實現對缺陷的初步評定
具有高效和無污染的特點
同時漏磁探傷也存在電磁探傷的提高效應,影響探傷的靈敏度,采用接觸法探傷,探頭磨損會影響檢測靈敏度等缺。