无缝钢管无损检测

无缝钢管无损检测技术应用
漏磁检测技术 超声波检测技术 涡流检测技术 磁粉检测技术 问题解答
漏磁检测技术
基本原理 影响因素 主要特点 特别提示
漏磁检测基本原理
漏磁检测方法是建立在铁磁材料高磁导率这一特性上,通过 测量因缺陷所引起的磁导率变化来实现。当被检件穿过检 测区时, 受到外加磁场的磁化,如果工件有缺陷存在,并假设 缺陷内介质为空气(其磁导率为1) ,则缺陷内的磁场强度为: 下式
影响漏磁信号的主要因素
漏磁检测缺陷中, 缺陷的形状、尺寸特征决定缺陷漏磁 场的强弱, 漏磁场的强弱决定缺陷检测信号峰值的大小, 实际检测过程中通过设置缺陷检测信号峰值上限, 当缺 陷信号峰值超过设置的上限,即认为缺陷对管的强度损 害超过了安全极限, 即予判废。可见对检测结果的判定 , 是由实际检测缺陷信号幅值所决定, 而缺陷信号幅值除 受缺陷的形状、尺寸特征影响外, 还受到其它因素的影 响, 这些影响因素可能造成检测结果失真, 导致误判。 在实际检测中, 要注意从以下几个方面分析影响缺陷检 测信号峰值的因素, 提高检测结果的准确性。
超声波探伤影响因素
钢管的影响 1、表面氧化皮附着及粗糙度：氧化皮附着会阻碍超声波的透入并产 生散乱反射引起误报；表面凹凸不平严重时则会改变折射方向并 产生散乱反射引起误报。因此，最好应先进行宏观外检和几何参 数检查后再进行无损检测。 ２、钢管的偏心轧制：造成同一圆周截面壁厚不均，使声波反射、 折射角度发生变化，当然应达到一定程度时才会有实质性影响。 ３、管内积水：造成声波的二次透射和横波向纵波的转换及散乱反 射。 ４、钢管材质：一是不同材质声速不同，影响折射角度，但现有钢 级品种其声速差异有多大需进行测试；二是内应力，主要影响波 动过程中质点的振动轨迹，从而使声波的传播路线发生偏离，同 样现有品种也需进行实验验证。
超声波探伤影响因素
校样工作 １、校样时所使用的旋转速度必须与实际 检测时的速度一致。当实际检测时探头 旋转速度小于校样使用速度时，则会使 实际检测灵敏度高于校样灵敏度。 ２、横向灵敏度的校验应尽量使用较小的 增益，尽可能使用长闸门来保证抓伤的 可靠性。
特别提示
影响超声波探伤的不确定因素远多于漏 磁探伤，一些特定情况下的报警是无法 直观地感受到的，无缺陷标准样管的跑 样是唯一能说明问题的方法。
问题解答（三）
底波的高低与探伤废的比例关系？超探是否普遍存在漏报、误报较多？ 底波的高低与探伤废的比例关系？超探是否普遍存在漏报、误报较多？ 若是因增益值的提高而产生的背景波的提高，则此通道的的报警率一 定较高。若是因通道本身信噪比原因，则不一定。由于影响超声波信号 的因素较多，其误报（非缺陷或小缺陷报警）、漏报的可能性应该较大， 主要原因是其方向性较强所致。 同一规格、同一检测速度，漏探和超探哪个对缺陷的灵敏度高一些？ 同一规格、同一检测速度，漏探和超探哪个对缺陷的灵敏度高一些？同 时探横向或纵向或纵横向都探，哪一个灵敏度高？ 时探横向或纵向或纵横向都探，哪一个灵敏度高？ 要视不同的缺陷性质而定。 超探探深层缺陷（如夹杂）不能探出，如何解决？超探有缺陷，手工探 伤也有，但肉眼又观察不到，钢研所分析也没有缺陷的钢管，如何处理？ 夹杂级别低于标准的情况，最终探伤级别如何界定？ 要看夹杂的大小、方向以及声阻抗差异等缺陷参数。手工仔细定位后 采用其它方法，如射线、磁粉等。各按自已的标准判定，视合同要求条 款来进行验收。
2h +1 w Hg = •H0 1 2h µ • w +1 工件磁导率,h、w 分别为缺陷 的深度和宽度。Hg 的一部分溢出工件在其附近表面空间形 成漏磁场H ,H 与Hg 之间成线性比例关系 。当磁敏探头阵 列高速扫查被检件表面时,受漏磁场H作用,在探头内检测线 圈中产生的感应电压E = ndΦ/dt (Φ为穿过线圈中的漏磁 通,n 为线圈匝数) 。经过对该信号进行处理和分析,可得到 缺陷的有关参数。
问题解答（二）
探伤灵敏度的校验对结果有多大影响？如何形成统一的规范？ 探伤灵敏度的校验对结果有多大影响？如何形成统一的规范？ 影响非常大，相当于对标尺进行了一次检定。要形成统一的校验规范， 则必须在报警波幅、闸门参数等可调参数上进行统一。 常见的错报、漏报产生原因是什么？如何预防？ 常见的错报、漏报产生原因是什么？如何预防？ 如果能够判明所产生的报警是误报或漏报，那一定与影响探伤的各种 因素有关，如果数量较多需从众多因素中去排查，而保持设备的良好状 态则是最好的预防措施。 是否探头越多越灵敏？样管刻槽长度是否在范围内就无问题？ 是否探头越多越灵敏？样管刻槽长度是否在范围内就无问题？探分层缺 陷需不需要样管？如何探？探伤设备灵敏度主要与那些因素有关？ 陷需不需要样管？如何探？探伤设备灵敏度主要与那些因素有关？ 探头的多少与灵敏度无关，但对检测效率有影响。样管刻伤长度是为 了必须保证每一个经过人工伤的探头有效声束宽度均小于该人工伤，保 证其回波幅度为最大值，而与覆盖率无关。探分层缺陷最好采用双晶直 探头，不用样管，监视底波即可。探伤设备灵敏度应与所采用的探伤方 法的技术原理有关。
影响漏磁信号的主要因素
1) 检测速度是否恒定; 2) 磁化电流是否恒定; 3) 信号的提离距离是否恒定; 4) 探头与钢管轴线的夹角是否恒定； 5）缺陷形状、尺寸、倾斜角度、位置及性质。 5 6）钢管材料及热处理状态 检测速度和磁化电流恒定问题易于判断和解决。检测 元件检测平面与油管轴线夹角变化和信号提离距离变 化均影响检测灵敏度, 而这些变化又与机构设计及运行 稳定性相关，因此机械稳定性至关重要。而缺陷形状、 尺寸及性质对漏磁信号的影响则是一个不断积累的过 程，大致有以下规律：
超声波探伤的技术特点
因其特有的波长短、频率高的特点，所以超声波具有极强的方向性。对 于探伤应用来讲，声波的入射角度则是一个极为重要的参数。而对于缺 陷来讲，其反射面与入射声波的夹角在很大程度上决定了对缺陷的判定。 能在界面上产生反射、折射和波型转换。这一特征是超声探伤的物理基 础，同时，在特定情况下会使得一些问题复杂化，造成误报的几率增多。 如钢管外表面存在凹坑时，而恰好入射声波在此处入射，则极可能造成 入射声波角度发生异常或波型转换异常，从而造成误判。 对体积状缺陷不敏感，而对面状缺陷敏感。理论上讲，当频率为１ＭＨ ｚ时，钢中厚度为0.0001mm的气隙几乎100%全反射，这一点与漏磁不 同。 用于在线探伤，对机械装置的稳定性要求高，对被检钢管内外表面宏观 质量及几何条件均有较高要求，诸如氧化皮、宏观麻点、凹坑、平直度、 不圆度等。 几乎不受厚度影响（内外径比符合纯横波检验要求），且内外表面及内 部缺陷均可检测。
影响漏磁信号的主要因素
1、外加磁场强度使被检钢管磁感应强度达到其饱和值的80%时， 漏磁场便会迅速增大。 2、缺陷深度距探测面越大，漏磁场越小。一般来说，20mm内的 钢管可实现内壁检查。 3、当缺陷与磁场方向平行或夹角小于30°时，则几乎不产生漏 磁场。 4、缺陷的深宽比越大，漏磁场越大。 5、对内外表面的“湖形”、“锥形”、“柱形”缺陷检测效果 比超声波探伤灵敏度高，但对开裂很窄的裂纹，特别是闭合裂纹 或经铁磁性材料填充的缝隙不敏感。 5、不同材料因磁导率不同，其产生的漏磁场强度不也同。因此， 在样管选用上，不同材料应使用不同的样管。
超声波探伤影响因素
设备系统的影响 １、电气稳定性：一般情况下，这种影响是随机的，但可以通过软 件滤波排除，如Ｃ－ＭＡＸ的“有效命中”参数。对于电气干扰 和窜扰则可以采用加强屏蔽和多点接地及清洁的方法解决。 ２、探头角度：Ｃ－ＭＡＸ在设计时，其入射角度依赖于所承载的 探头座。实际应用过程中若发现某些探头出现内外伤灵敏度差异 较大时，一定是角度出了问题。 ３、机械随动性及运行稳定性：Ｃ－ＭＡＸ采用接触式局部水浸法， 就是基于良好的随动设计，但其复杂的组合探臂总成有许多零件 影响着稳定运行。因此，保持各部位零件的功能状态十分关键。 ４、对设备系统的考察：同设备验收一样，使用标准样管进行动静 态检验。
钢管涡流检测技术
也属电磁类检测技术的范畴，检测线圈 的电流所形成的磁场作用于被检钢管后 在其表面或近表面形成涡流（电流）， 该涡流所形成的磁场反作用于检测线圈 的磁场，并最终使检测线圈电流发生变 化，从而使缺陷所引起的变化被线圈检 测到。
钢管磁粉检测技术
同属电磁类检测技术，基本原理与漏磁 检测技术相同，只是在信号拾取上，采 用了铁磁性金属粉末来对漏磁场进行放 大显示。但其检测深度仅限于表面和近 表面，这是因为较深的缺陷在外表面所 形成的漏磁场不足以吸附那些粉末。
超声波探伤影响因素
缺陷形状、方向、表面粗糙度、性质均对缺陷回波有 影响。 1、面积形缺陷回波声压与其面积成正比，球形缺陷直 径远小于波长时，回波声压正比于其直径的三次方； 2、声波垂直缺陷表面时回波最强，当有倾角时回波急 剧下降。资料表明：对光滑平面入射角为2.5°时， 回波声压下降到垂直入射时的1/10。倾斜12 °时， 仅为1/1000。 3、垂直入射，缺陷回波随粗糙度增大而减弱；倾斜入 射时则相反。这也是自然裂纹类缺陷在一定角度下也 能被有效检出的原因。 4、缺陷性质决定了异质界面介质的声阻抗差异，这种 差异越大，回波声压越强，这就是夹杂类缺陷不易检 出，而裂纹类缺陷易检出的原因。
超声波探伤影响因素
样管的影响 样管是进行检测工作的标尺，同时也是考验设 备的重要工具，其中人工缺陷的制备是一个极 其重要的环节。当纵向人工缺陷与管轴不平行 时，会使得校样参数普遍升高，造成质量过剩； 当横向人工伤与管轴不平行时，也会产生同样 的后果。当人工伤深度方向与圆周不垂直时， 则会使两个检测方向的灵敏度不一致。不仅超 声波探伤如此，其它检测方法同样如此。（建 议使用Ｖ型人工伤代替矩形伤进行一下实验比 对）
问题解答（一）
漏磁、涡流、超探、磁粉探伤简要工作原理、差异、优势、 漏磁、涡流、超探、磁粉探伤简要工作原理、差异、优势、使 用范围、影响因素？目前常用的刻伤级别介绍？ 用范围、影响因素？目前常用的刻伤级别介绍？各对什么缺陷 敏感？各种探伤的误报率多少才算合理？ 敏感？各种探伤的误报率多少才算合理？ 关于各种探伤方法的工作原理、特点、使用范围、影响因 素、缺陷敏感性等前述已有所涉及。关于刻伤级别我了解的不 多，张主任、刘科长应该更专业。如果说到误报率的合理性没 有专门的定量，但设备验收标准上的规定应该具有合理性。 样管是否必须同材质？误报时是否可重探？ 样管是否必须同材质？误报时是否可重探？ 准确地说，样管必须用相同或相近的材质；无论是报警还 是误报警均可复探，如果有条件和可能，可以直至复探合格为 止。 为了避免漏发警报，采用的纵横向探伤模式，如果是斜向伤， 为了避免漏发警报，采用的纵横向探伤模式，如果是斜向伤， 能否报警？如果存在盲区，一般在X、 轴之间的夹角是多少 轴之间的夹角是多少？ 能否报警？如果存在盲区，一般在 、Y轴之间的夹角是多少？ 这要视缺陷的类型、表面粗糙度和尺寸来看，对于光滑表 面的大尺寸缺陷，其夹角不会超过５度，如穿晶裂纹；对于粗 糙表面的大尺寸缺陷，其夹角不会超过１０度，如沿晶裂纹。