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小直径钢管超声波水浸法探伤分析

作者:人气:发表时间:2020-11-30 14:45:25

小直径钢管(外径小于 100 mm)在国民经济中占有重要的地位, 广泛应用于航空、 军工等领域。 在管材的制造过程中, 往往由于材料中夹渣等因素的影响, 使成型后管材的表面或者内部出现裂纹等缺陷。 所以在实际应用之前, 必须对管材进行严格的检测, 而超声波探伤技术对提高和保证产品质量有着至关重要的作用, 以其快速性、 准确性、 无污染等特性已被广泛应用, 特别是在石油管制造企业中, 超声波探伤更是管材最重要、 最普遍的检验手段。 

1 水浸法探伤原理

 小直径钢管曲率大、 管壁薄, 若采用直接接

触法探伤难度较大, 所以一般采用水浸法探伤。超声波水浸法探伤就是将纵波探头和钢管放入水中, 纵波直探头垂直于钢管表面, 且离钢管有一定的距离, 用水做耦合剂, 经过折射作用, 可在钢管内实现纯横波探伤。 在对钢管进行探伤时, 为了增加水对钢管表面的润湿作用, 防止钢管生锈, 需要加入少量活性剂和适量的防腐剂。

2 探头的选择

 

为改善声束指向性, 防止其它干扰波形, 水浸法探伤时一般采用聚焦方法。 在聚焦声束的焦点附近, 存在一段一定长度的声束, 称为焦柱, 提高频率可以减小声束宽度, 提高聚焦效果, 但频率过高, 会使焦点尺寸过小, 影响探伤速度

如果用普通直探头, 则声波进入钢管后声束的扩散现象将增大声能经过水层又在工件中扩散后超声波的能量将被消弱 导致探伤灵敏度降低 所以 应该采用具有高分辨力 高灵敏度指向性好的聚焦探头。 在各项性能均满足的条件 应选较大晶片尺寸的探头 提高检测效率接触法的优点: 接触法多为手动检测, 操作方便、 灵活性大、 设备简单、 成本较低, 适用于现场检测和单件小批量及规格多的情况的检测; 探头直接与工件耦合, 入射声能损失小, 有较强的穿透能力。

3 水浸法与接触法的比较

 在实际检测中, 应根据检测的对象、 数量、目的和场合, 结合水浸法与接触法的优缺点综合选择。

3.1 水浸法的优缺点

水浸法的优点: 探头与被检验工件不接触, 超声波的发射和接受均较为稳定, 表面粗糙度对检测结果影响较小, 探头损坏的可能性小, 探头使用寿命较长; 通过调节探头角度, 可方便地改变探头发射的声束方向; 便于实现聚焦声束检测, 满足高灵敏度、 高分辨力的需要; 便于实现自动检测, 减少人为因素对探伤结果的影响。 适用于表面粗糙、 形状复杂、 耦合条件差的工件, 如管材、 棒材的超声波在线水浸法探伤

水浸法的缺点: 超声波在水和金属表面的反射损失了大量的能量, 需采用较高的增益, 这样可能会出现噪声干扰, 且当检测高衰减材料或大厚度材料时, 没有足够的能量。

接触法的缺点: 接触法探伤受人为因素影响大, 对被检工件的表面光洁度要求较高; 耦合不易稳定, 如果耦合不好会使入射波和反射波损失

3.1 接触法的优缺点

接触法的优点: 接触法多为手动检测, 操作方便、 灵活性大、 设备简单、 成本较低, 适用于现场检测和单件小批量及规格多的情况的检测; 探头直接与工件耦合, 入射声能损失小, 有较强的穿透能力。

接触法的缺点: 接触法探伤受人为因素影响大, 对被检工件的表面光洁度要求较高; 耦合不易稳定, 如果耦合不好会使入射波和反射波损失

4 水浸法探伤时应注意的问题

 在实际的工作过程中, 因钢管有不同程度的弯曲, 检测时会造成探头的偏心距、 水层厚度等发生变化, 严重影响检测结果, 甚至会造成错判、 漏检等情况。 所以, 在检测时要严格监控所设定的参数, 保证检测结果的准确性,钢管在轧制过程中, 出现频率过高的是纵向缺陷, 但与钢管轴线呈一定角度延伸的缺陷也不少见, 垂直于钢管轴线的横向缺陷也时有发生。如果在探头配置设计时考虑不周, 对于偏斜 45°的缺陷就很难探测, 有可能出现漏检。 为了保证能够探出偏斜角度的缺陷, 应配置多种取向的探头。








 




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