超声波探伤(9)钢管ppt2.ppt

钢管超声波探伤
主讲人：陈杰
1、管材超声波探伤 1）、管材加工及常见缺陷 管材种类很多，据管径不同分为小口径管和大口径管， 据加工方法不同分为无缝钢管和焊接管。 无缝钢管是通过穿孔法和高速挤压法得到的，穿孔法是 用穿孔机穿孔，并同时用轧棍滚轧，最后用心棒轧管机 定径压延平整成型。 焊接管是先将板材卷成管形，然后用电阻焊或埋弧自动 焊加工成型。一般大口径管多用这种方法加工. 管材中常见缺陷与加工方法有关。无缝钢管中常见缺陷 有裂纹、折迭、夹层等。焊接管中常见缺陷与焊缝类似 ，一般为裂纹、气孔、夹渣、未焊透等。用于高温、高 压的管材及其他特殊用途的重要管材都必须进行超声波 探伤。
接触法探测钢管的横向缺 陷
钢管厚壁管超声波探伤
钢管水浸法横波探伤的最小入射角a1为14.5°,此时的横波 折射角βs为：βs＝arcsin（ 3230/1480 *sin14.5°）＝ 33° 根据βs可以算出壁厚t和外径D的比值：t/D=1/2(1-sinβs) =0.23
Sin-1
CL1 CL2
为： ≤a ≤sin-1
CL1 CS2
r R
R
因为：a＝sin-1x/R
r
所以：CL1 CL2
R≤x≤ CL1 r CS2
已知：CL1=1480m/s, CL2=5900m/s cs2=3230m/s
0.25R≤x≤0.458r
取平均值0.X2＝5R+0.45r 2
R——为外半径 r——内半径
探伤。 （2）横波周向探伤法：常采用横波单斜探头或双斜探头进行
周向探测。 （3）横波轴向探伤法：常用单斜探头或联合双斜探头进行轴
向探伤。 （4）水浸聚焦探伤法：水浸聚焦探伤大口径管的情况，这时
聚焦探头声束敛聚。能量集中，灵敏度高。一般采用线聚 焦探头，焦点调在管材中心线上。
接触法探测钢管的纵向 缺陷
探伤中当缺陷回波≥基准灵敏度时，就判为不合格。不 合格品允许在壁厚的公差范围内进行打磨，然后再复探 。
大口径管探伤 超声波探伤中，大口径管一般是指外径大于100mm的管材。 1.探测方法的选择 大口径管，常用的方法有纵波垂直探伤法，横波周向、轴向
探伤法。 （1）纵波垂直探伤法：一般采用纵波单直探或联合双直探头
（2）水层厚度的选择：在水浸探伤中，要求水层 厚度H大于钢管中横波全声程的1/2（即H>xs）。当水 层厚度大于钢管中横波声程的1/2时。水/钢界面的第二 次回波S2将位于管子的缺陷波F内（一次波）、F外（二 次波）之后，这样有利于对缺陷的判别。
H T S1 内 外 S2
3）焦距的选择：用水浸焦距探头探伤小口径管，应使探头 的焦点落在与声束轴线垂直的管心线上。
对于管内纵向缺陷，一般利用横波进行周向扫查探测。 对于管内横向缺陷，一般利用横波进行轴向扫查探测。 按耦合方式不同，小口径管探伤分为接触法探伤和水浸 法探伤。
3）、接触法探伤 接触法探伤是指探头通过薄层耦合介质
与钢管直接接触进行探伤的方法。这种方 法一般为手动探伤，检测效率低，但设备 简单，操作方便，机动灵活性强。适用于 单件小批量及规格多的情况。
在基准灵敏度的基础上提高6dB作为扫查灵敏度。 （4）扫查探测：探头沿轴向按螺旋线进行扫查探测。
2）、水浸探伤
小口径管水浸探伤是将水浸纵波探头置于水中，利用
纵波倾斜入射到水/钢界面，当入射角α=αⅠ-αⅡ时， 可在钢管内实现纯横波探测。
1.探测参数的选择
（1）偏心距的选择：偏心距是指探头声束轴线与管材中
焊接管 如螺旋焊管、直缝焊接管
管材
无缝管
• 钻杆
无缝管的工艺路径
铸锭
开坯锻造
轧制
挤压
拉拔
2）、小口径管探伤 超声波探伤中的小口径管是指外径小于100mm的管
材。这种管材一般为无缝管。采用穿孔或挤压法得到。 其中主要缺陷平行于管轴的径向缺陷（称纵向缺陷）， 有时也有垂直于管轴的径向缺陷（称横向缺陷）。
接触法探伤小口径管时，常将探头有机 玻璃斜契加工成与管材表面相吻合的曲面 。为了提高探伤灵敏度，可以采用接触聚 焦探头来探伤。
1.纵向缺陷探测 （1）探头：用于纵向缺陷探测的探头，应该加工成与 钢管外圆相同的曲面。 （2）试块：探测纵向缺陷的对比试块应选取与检管材 规格相同，材质、热处理及表面状态相同或相似的管材 制成。 （3）灵敏度调节：探头置于对比试块上作周向扫查探 测，将试块上内壁尖角槽的最高回波调至满幅度的 80%，再移动探头找到外壁尖角槽的最高回波。二者 波峰的连线为距离—波幅曲线，作为基准灵敏度。在基 准灵敏度的基础上提高6db作为扫查灵敏度。 （4）扫差探测：探头沿径向按螺旋线进行扫差探测。
心轴线的水平距离，常用x表示。入射角α随偏心距x增
大而增大，控制x就可控制α。
偏心距范围由以下两个条件决定：
1）纯横波探测条件：a1≥sin-1CL1/ CL2
x
2）横波探测内壁条件：sina2 /sinBs= CL1 /CS2
sinBs= r/R a2≤sin-1 CL1/ Cs2 *r/R
同时满足纯横波探测内壁的条件
2.横向缺陷的探测
（1）探头：探测横向缺陷的探头应加工成与钢管外圆相同 的曲面。
（2）试块：探测横向缺陷用的对比试块，同样应选用与被 检管材规格相同，材质、热处理及表面状态相同或相似 的管材制成。
（3）灵敏度调节：对于只有外表面人工缺陷的试块，可直 接将对比试块上的人工缺陷最高回波调至50%作为基准 灵敏度。对于内外表面均有人工缺陷的试块，应将内表 面人工缺陷最高回波调至80%，然后找到外表面人工缺 陷最高回波，二者波峰的连线为距离—波幅曲线，该曲 线为基准灵敏度。
F＝H+ R2－X2
H
F
R x
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2、探测条件的确定 （1）探头：小径管水浸探伤，一般采用聚焦探头。 （2）声耦合：小管径探伤常用耦合剂为水。 （3）扫查方式：小径管探伤时探头扫查方式为螺旋线。一
是探头不动，钢管作螺旋运动；二是探头沿管轴转动， 钢管直线运动。三是探头沿管移动，钢管转动。 3、探伤灵敏度的调整和质量评定 小管径探伤时，常用内外壁开有人工尖角槽的对比试样来 调整灵敏度，试样材质及规格同被探钢管。 调整时，转动水中试样使内外壁人工槽回波均达50%基准 高度。以此作为基准灵敏度。扫查探伤灵敏度比基准灵 敏度高6db。