鋼管分層缺陷超聲波檢測

冶金鋼鐵生產(chǎn)過程中不同程度地會有一些夾雜（或夾渣）殘留，主要來源是煉鋼過程中的脫氧產(chǎn)物（如氧化鋁、鋁酸鈣）、中包涂料（鎂鋁尖晶石）和保護渣變質(zhì)體（硅酸鈣及玻璃體）。在高溫軋制鋼管過程中，這些夾雜（或夾渣）會隨著鋼鐵的寬展、延伸，在鋼管中形成分層缺陷。一般情況下，分層缺陷在鋼管的圓周方向（寬度）1mm左右，鋼管長度方向的長度不等，這樣的分層缺陷居多，更大面積的分層缺陷也時有發(fā)生。鋼管中的分層缺陷會降低鋼管的強度，縮短鋼管的使用壽命，如鉆桿在鉆井時受到巨大的扭轉(zhuǎn)力和鉆壓力、高壓鍋爐管在運行時受到的熱膨脹、機械零件受到的擠壓和摩擦力等，使用中很可能引發(fā)事故并造成生命和財產(chǎn)損失。因此，鋼管分層缺陷的超聲波檢測極其重要。

某鋼管廠2016年5月～8月鋼管超聲波探傷60312支，其中發(fā)現(xiàn)分層缺陷1360支，檢出率為2.25%，對此進行了定位分析和超聲波對比試驗。某超聲波探傷設(shè)備測厚分層探頭頻率5MHz，按ISO10893-8《無縫鋼管及焊管之分層缺陷的自動超聲波檢測》中7.1 a)對分層探傷功能進行設(shè)定，一次底波120%減去6dB設(shè)為分層報警閾值（即閘門高度為滿屏60%）。

1、定位分析

⑴ 爐號60820677的Φ127×9.19mm鉆桿管體，取樣電鏡分析分層的寬度（鋼管橫截面）為1.87mm，分層內(nèi)部填充夾雜，成分為氧化鋁，煉鋼脫氧產(chǎn)物見圖1和圖2所示，超聲波A掃見

⑵ 爐號60743680的Φ88.9×8.36mm鉆桿管體，取樣電鏡分析分層的寬度（鋼管橫截面）為1.10mm，分層內(nèi)部填充夾雜，成分為鋁酸鈣和鎂鋁尖晶石，煉鋼脫氧產(chǎn)物與中包涂料類似，

⑶ 爐號5052722的Φ426×50mm，SA-335MP91，取樣分層缺陷寬度15mm，分層內(nèi)部填充夾雜，電鏡分析成分為玻璃相。見圖7和圖8所示，超聲波A掃見圖9所示。分層檢測功能進行設(shè)定，一次底波80%減去6dB設(shè)為分層報警閾值（即閘門高度為滿屏40%）。

2、超聲波對比實驗

將爐號60820677的Φ127×9.19mm鉆桿管體有分層缺陷的鋼管轉(zhuǎn)入超聲波探傷設(shè)備進行對比試驗，分層探頭頻率3MHz，同樣按ISO10893-8《無縫鋼管及焊管之分層缺陷的自動超聲波檢測》中7.1a)對分層探傷功能進行設(shè)定，一次底波120%減去6dB設(shè)為分層報警閾值（即閘門高度為滿屏60%）未發(fā)現(xiàn)有分層缺陷存在。

⑴ 當靈敏度提高6dB時，分層缺陷波高達40%；

⑵ 當靈敏度提高10dB時，分層缺陷波高達60%，這時分層缺陷才能檢出。

⑶ 在實際檢測中發(fā)現(xiàn)如圖10所示的連續(xù)性未超標的分層缺陷波，應按報廢處理。

圖10具有線性長度的未超標分層缺陷波形圖

ISO10893-8《無縫鋼管及焊管之分層缺陷的自動超聲波檢測》規(guī)定：

⑴ 分層探頭頻率應在2～10MHz之間；

⑵ 可用Φ6mm平底孔對分層功能進行靈敏度校驗；

⑶ 無樣管校驗：將探頭置于被檢鋼管上，以個底波回波幅度值減去6dB設(shè)定為觸發(fā)閾值。

從對比實驗中可以看出，使用不同頻率的分層探頭，同一缺陷的回波幅度是不一樣的。我們在超聲波探傷設(shè)備上使用Φ6mm平底孔對分層檢測靈敏度進行實驗，得出的對比實驗結(jié)果是相同的。

結(jié)束語

在實際分層缺陷探傷中，應用ISO10893-8《無縫鋼管及焊管之分層缺陷的自動超聲波檢測》標準時應結(jié)合分層探頭的頻率分別規(guī)定探傷的靈敏度，目前自動超聲波探傷設(shè)備的分層探頭普遍使用的頻率為3MHz和5MHz。①5MHz頻率的探頭無論是Φ6mm平底孔或在無樣管校驗時按ISO10893-8標準設(shè)定即可；②3MHz頻率的探頭按ISO10893-8標準設(shè)定靈敏度需要提高10dB；③實際探傷時具有線性長度的未超標分層缺陷必須報廢處理。