無縫鋼管質量檢測中超聲波檢測技術的應用研究

李世杰

（天津騰飛鋼管有限公司，天津 300301）

超聲波檢測技術的應用可以為無縫鋼管的質量檢測工作提供技術支持，傳統的檢測方法已經不能滿足現代無縫鋼管質量檢測工作的需要。因此，在無縫鋼管的質量檢測工作中，工作人員需要加強對超聲波檢測技術的重視，提高無縫鋼管的質量，推動無縫鋼管行業的發展進程。隨著社會需求的上升，無縫鋼管在行業中得到了廣泛應用，而無縫鋼管的質量是無縫鋼管行業發展的關鍵影響因素。

1 超聲波無損檢測分析

1.1 超聲波無損檢測運用特點

無損檢測具體是指利用電、光、聲等方面的特性，在不給被檢測對象的使用性能帶來影響的基礎上，對被檢測對象進行檢查，如檢查其使用性能是否完好，是否存在提升空間。若在無損檢測過程中發現被檢測對象的使用問題，相關工作人員可以在檢測工作完成之后對被檢測對象的性能進行升級或改造，確定被檢測對象的使用性能達到標準。隨著各行業的迅速發展，無損檢測開始廣泛應用到各行業之中[1]。無損檢測是一種新興的技術手段，可以檢測到被檢測對象的使用性能、使用壽命等，還可以清晰反映被檢測對象出現問題的原因。其主要特征表現在：①工作人員在采用無損檢測技術時，不會對被檢測對象產生不利影響甚至危害，而且產品的檢測率高達100%；②無損檢測技術手段具有多樣化。工作人員可以根據被檢測對象的不同，選擇不同的無損檢測技術手段。其技術手段的選擇以使用條件、制作方法為依據，可以在進行檢測之前提前預計被檢測對象可能出現的問題，并根據問題采取合適的無損檢測技術手段；③對于任何的無損檢測技術來說都存在利弊[2]，工作人員需要綜合應用多種無損檢測技術手段，提高檢測效率，為被檢測對象的質量提供保障。

1.2 超聲波無損檢測的優缺點

就目前而言，超聲波無損檢測技術的應用最為廣泛。超聲波無損檢測技術大多應用于現代工業的發展過程中。超聲波無損檢測技術憑借范圍廣，方向準確，穿透力大，定位準確等特點備受青睞。在工作人員采用超聲波無損檢測技術的過程中，不會對工作人員本身的人身安全造成威脅，也不會損害被檢測對象的使用性能[3]。而且，超聲波無損檢測技術還具有全面性。工作人員運用超聲波無損檢測技術不僅可以了解被檢測對象的使用性能，還可以充分掌握被檢測對象的原材料和具體制作工藝。但是，超聲波無損檢測技術也存在許多不足。工作人員在采用超聲波無損檢測技術時，可能會出現檢測結果重復的狀況。

2 無縫鋼管質量檢測中運用的超聲波檢測技術

2.1 超聲波探傷

在新時代的背景下，自動超聲波探傷設備已經具備了對無縫鋼管質量問題的檢測功能。通過超聲波探傷設備，可以對被檢測對象進行橫向與縱向缺陷檢測。在縱向缺陷的檢測過程中，設備的類型并不會影響最終檢測結果，不論是進口設備還是國產設備。而橫向缺陷的檢測與縱向缺陷的檢測存在差別[4]。在橫向缺陷的檢測過程中，采用進口設備檢測可以得到更準確的檢測結果。自動超聲波探傷設備的檢測標準主要包括：ISO9035、GB/T577 以及ISO9303。超聲波探傷技術的應用可以與無縫鋼管的制作工藝相結合，要求嚴格情況下檢測斜傷。在采用超聲波探傷技術的過程中，工作人員需要將用戶的需求以及相關標準結合起來，根據具體情況運用超聲波探傷設備[5]。超聲波探傷設備具有多種設備模式，設備的合理運用可以提高超聲波的探傷水平，提高無縫鋼管質量檢測的工作效率。

2.1.1 超聲波探傷設備

相關調查顯示，目前有幾種設備模式在行業的發展中得到廣泛應用。

1）旋轉水腔式。旋轉水腔式是根據超聲波探頭在密閉的水腔環境中進行迅速旋轉，并且使無縫鋼管快速從水腔中穿過，完成探傷操作。旋轉水槍式設備的探傷速度快，可以滿足企業對無縫鋼管的質量檢測需求。旋轉水腔式的使用，要求無縫鋼管盡量同心穿過水腔中心，而導筒需要安裝在水腔的兩端，保證在探傷的過程中無縫鋼管的中心線與導筒的中心線在同一條線上。而旋轉水腔式設備的運用不受探傷速度的限制，換言之，它可以在任何高速的情況下進行轉動，速度不會對設備的應用造成影響。而且，旋轉水腔式探傷設備可以在比較小的空間范圍內安裝更多的探頭[6]。

2）局部水浸式。局部水浸式探傷設備顧名思義是指將探傷設備的探頭安裝在被檢測的無縫鋼管的盒子中，將盒子中裝滿水，讓處于前進狀態的鋼管與水面相互接觸，進而獲得被檢測鋼管的具體情況。局部水浸式探傷設備可以在中等直徑的鋼管中發揮作用[7]。如果被檢測鋼管的檢測速度慢，工作人員可以通過增加探傷設備探頭的數量，加快探傷設備的運轉速度。采用局部水浸式探傷設備可以提高探傷工作的靈活性，避免水資源的浪費，水體密封工作到位可以減少對被檢測鋼管的損壞。

3）接觸式。接觸式探傷設備是指探頭直接與被檢測鋼管接觸，并且讓探頭直接與極薄水面進行結合，接觸式探傷設備在直徑大的無縫鋼管中發揮積極作用。在多種超聲波探傷設備中，不同的探傷設備適用條件不同。例如，接觸式探傷設備具有比較小的探傷盲區，除接觸式之外的探傷設備的探傷盲區均不大于200 mm。而在無縫鋼管的質量檢測工作中，不允許存在檢測盲區。檢測盲區的出現，會導致質量檢測工作無法達到檢測標準。因此，為提高無縫鋼管的質量，工作人員需要在運用超聲波檢測技術的過程中綜合運用多種檢測方法，并且在其中選擇最合適的檢測方法進行無縫鋼管的質量檢測工作，為無縫鋼管的質量提供保障[8]。超聲波檢測技術的準確性比較高，無法用其他檢測技術替代，故在無縫鋼管的質量檢測工作中采用超聲波檢測技術的主要原因在于可靠性高。在檢測過程中，通過利用超聲波探傷設備，根據橫波反射法檢測處于移動狀態下的無縫鋼管與超聲波探頭，即用干擾源干擾超聲波，讓它在傳播過程中收集相關數據。當超聲波出現反復反射或者折射情況時，就表明無縫鋼管存在缺陷。工作人員在無縫鋼管出現缺陷時，需要采用脈沖反射法進行檢測。如果脈沖在無縫鋼管的不同位置出現了反射情況，那么工作人員就可以獲得各種數據，例如缺陷位置。在無縫鋼管的質量檢測過程中，脈沖反射法是一種常見的方法。

2.1.2 超聲波探傷方法

超聲波探傷方法主要分為5 種：

1）超聲波檢測。超聲波檢測是指利用超聲波技術對無縫鋼管的質量進行檢測。超聲波檢測方法的運用成本比較低，且檢測速度快，極大滿足了部分企業對無縫鋼管的生產要求。企業通過采用超聲波檢測方法可以節約經營成本，提高企業的經濟收益，便于企業在競爭激烈的市場中獲得競爭優勢。但是，超聲波檢測方法也存在局限性。例如，超聲波檢測方法必須依靠介質，無法自由在真空中傳播。

2）磁粉無損檢測。磁粉無損檢測是指工作人員需要對被檢測鋼管內部施加磁場，然后在被檢測鋼管的表面撒上磁粉，觀察磁粉的變化情況進而對被檢測鋼管的問題進行具體分析的過程。磁粉無損檢測方法的運用成本比較低，但是該方法對被檢測對象的要求比較高。被檢測對象需要具有鐵磁性。不僅如此，磁粉無損檢測方法相對于超聲波檢測方法而言，檢測范圍比較小，而且在某種情況下會對人體安全造成威脅。

3）射線無損檢測。射線無損檢測主要依靠X 射線穿透被檢測鋼管，并且與鋼管內部的某些物質發生反應。射線無損檢測方法可以在被檢測鋼管的內部進行深度檢測，檢測成像比較快[9]。但是，射線無損檢測方法要求被檢測鋼管具有密度差，被檢測對象的密度差會對最后的檢測結果造成一定的影響，而且射線無損檢測方法的運用成本比較高，不利于提高企業的經濟效益。

4）渦流無損檢測。渦流無損檢測是指使被檢測的導電材料結構內部產生渦流電，使用探測線圈查看渦流電的實際變化情況，進而對被檢測對象進行分析。渦流無損檢測比較靈活，而且檢測速度快，不需要依靠介質進行檢測。但是，渦流無損檢測方法的檢測材料需要具備導電性，適應條件存在局限性。

5）滲透檢測。滲透檢測以液體與固體顏料的相互作用為基礎，從而對被檢測材料的缺陷進行判斷。滲透檢測最大的優點是對檢測材料的要求比較低，但是滲透檢測無法對檢測材料內部結構進行分析與判斷。

2.2 超聲波測厚

在一般情況下，超聲波測厚技術與超聲波探傷技術具有相似性，主要表現為超聲波測厚設備與超聲波探傷設備大體上相同，超聲波測厚技術使用效果受多重因素的影響。例如，檢測對象的表面過于粗糙，無法接收到有效信號，影響超聲波檢測數據，無法確保檢測數據的準確性等。在無縫鋼管的質量檢測中，超聲波測厚設備有旋轉水腔式、局部水浸式以及接觸式。過去的無縫鋼管質量檢測方法無法滿足現今無縫鋼管對測厚精度的要求，無縫鋼管的質量檢測對測厚精度要求較高，只有通過采用超聲波測厚技術才可以滿足無縫鋼管對測厚精度的需求。然而，工作人員在運用超聲波測厚技術的過程中，無縫鋼管的測厚精度受多種因素的干擾，其中機械設備對測厚精度的影響最大。在對樣管進行測量時，要注意結合無縫鋼管的外徑配合適宜的探頭，保證測量效果與精度。表1 為探頭的規格配置。

隨著現代科學技術水平的提高，研發人員加大對超聲波探測技術的研發力度，超聲波檢測技術也有了進步?，F今的超聲波技術具有自動追蹤功能，可提高超聲波測厚水平。在新時代的背景之下，無縫鋼管的質量檢測工作中的分層缺陷檢測發揮了越來越重要的作用。當無縫鋼管出現分層缺陷之后，鋼管質量無法達到鋼管使用標準，企業會損失大量的經濟利益，因此解決分層缺陷問題至關重要。分層缺陷問題主要出現在鋼管表面的厚壁處，但是隨著超聲波檢測技術的運用，分層缺陷問題可以及時被檢測出來，工作人員可以根據具體情況采取應對方法，加強對無縫鋼管質量的檢測。而且在超聲波測厚技術的應用過程中，檢測分層工作與測厚工作需要使用相同的超聲波探頭。由于鋼管薄壁管的厚度不足鋼管壁厚的1/4，所以在測厚工作中應該在一波與二波之間設置閥門，避免在測厚工作中出現誤差進而影響鋼管的質量。

表1 探頭列表Table 1 List of probes

2.3 超聲波測徑

超聲波測徑工作的程序比較簡單。在測徑工作中，工作人員可以將兩個不同的超聲波探頭對稱分布，兩個探頭之間需要保持一定的距離，探頭與鋼管之間的距離需要通過測量獲得，無縫鋼管的外徑可以通過公式得出。

3 結束語

開展無縫鋼管的質量檢測工作有利于無縫鋼管行業的發展，而超聲波檢測技術的應用為無縫鋼管的質量檢測工作提供了技術支持，所以只有不斷提升超聲波探測技術，才能提高質量檢測的工作效率?？茖W技術的進步讓超聲波檢測技術在眾多行業中得到廣泛應用，由此可以看出，超聲波檢測技術在許多行業的發展過程中也占據了重要地位。