站内搜索:
九游会客户端钢管
钢管知识 您现在的位置:首页 > 钢管知识> 信息列表

ERW 焊管的超声波检测

阅读次数[] 发布时间:2013-4-14 13:59:01

    ERW 焊管是利用高频电流的集肤效应和临近效应,将管坯边缘迅速加热到焊接温度后进行挤压、焊接而制成。相对于无缝钢管,ERW 焊管具有尺寸精度高、价格低和生产效率高等优点,并且其晶粒度和组织的致密程度要优于无缝钢管;与同规格的埋弧焊管相比,ERW 焊管生产速度快,不存在焊缝部位的防腐层局部减薄现象。其使用领域涉及到石油钻采中所用的套管,海洋石油工业中的海底油气输送管,干线及城市管网用油气输送管和配气管等。
    虽然国内引进ERW 焊管生产技术比较早,但在消化、吸收和创新等方面还存在严重不足。与发达国家相比,我国的ERW 焊管质量还有一定的差距,其在国内长输管线上的使用也受到了一定的限制。ERW 焊管的焊接质量是影响其使用性能的主要因素,在ERW 焊管的试压及使用过程中的开裂和爆管等事件多是由于焊接缺陷造成的,因而提高ERW 焊管的检验水平,提高焊管缺陷检出率对于保证ERW 焊管质量,确保ERW 焊管管线的安全运行具有重要意义。
    ERW 焊管中可能出现多种焊接缺陷,这些缺陷有的来自于母材,有的产生于焊接过程。不同缺陷对焊接质量的影响不同。裂纹和未熔合等面积型缺陷在受力条件下容易出现应力集中,是造成焊缝低应力脆性断裂的主要原因;而气孔和夹渣等体积型缺陷,虽然其开裂敏感性要小于面积型缺陷,但是减小了焊缝的有效截面积,降低了焊缝强度,在外力作用下,这些缺陷处也往往会成为裂纹源,最终导致焊缝的开裂。
1 ERW 焊管生产过程中的超声波检验
    超声波检测是目前ERW 焊管生产过程中的主要无损检验手段,其主要应用领域包括:1)钢板超声波在线检测。2)ERW 焊接、内外毛刺清除后的焊缝超声波在线检测。3)ERW 焊缝的离线检测。4)ERW 焊管管端的超声波检测。
1.1 钢板超声波在线检测
    钢板超扬波在线检测一般是采用双晶或多晶探头,采用水膜或局部水浸法耦合,其主要目的是检测钢板内平行于钢板表面的分层类缺陷。在扫查方式上主要有两种:一是沿轧制方向的平行线扫查;二是钢板沿轧向直线运动、探头垂直于钢管运动方向作往复运动,构成“z”字形扫查。由于钢板边缘在随后的ERW 焊接中形成焊缝,因此在钢板的超声波检测中,该处缺陷的检测尤为重要,相关的标准和规范中都要求对钢板边缘进行100%扫查,在实际工作中一般采用在钢板边缘增加探头数量的方法来保证。
1.2 焊缝超声波在线检测
     ERW 焊缝超声波在线检测是在焊接、内外毛刺清除后进行的,其主要包括两部分内容:一是利用A扫描或B扫描的方式检测内外毛刺的刮除效果。相对于A扫描,B扫描可以实时显示清除内毛刺后的焊缝内壁形貌,图形显示更直观;二是纵波倾斜入射,利用其在焊管内折射产生的横波检测焊接缺陷。由于此时焊缝温度较高,因而在线检测一般采用高温探头,利用局部水浸法来进行。
1.3 焊缝超声波离线检测和管端检测
     ERW 焊缝的离线超声波检测一般是在水压试验和倒棱后进行,主要用于检测焊缝及热影响区内的纵向缺陷。为了提高检测效率,一般采用自动检测。由于自动检测中管端盲区的影响。在其后一般还要增加焊缝的人工超声波扫查。管端检测的内容主要包括管端焊缝、管端母材分层类缺陷及轴向和周向缺陷的检测,分层缺陷的检测一般采用分割式探头,焊缝和母材中的轴向和周向缺陷多采用斜探头扫查的方法。
2 ERW 焊缝超声波检测工艺参数的选择
    ERW 焊缝的超声波检测主要包括自动检测和人工检测两种方法。目前ERW 焊缝的自动检测主要采用轮式探头检测和局部水浸检测两种形式。自动检测具有检测效率高、速度快的优点,但是不利于缺陷的精确定位及定性、定量分析;相比较而言,人工检测的灵活性要更高一些,不仅可以对缺陷进行精确定位,还可以通过回波特征及动态波形进行缺陷的定性及定量分析。对于自动超声波检测出的缺陷,一般使用人工的方法进一步确认。ERW 焊缝的超声波检测需要考虑的工艺参数包括折射角、声束宽度和检测频率等。
2.1 折射角的选择
     ERW 焊缝的超声波检测一般采用纵波斜入射,在工件和焊缝中通过波型转换生成横波来实现检测,其两个基本条件是,1)在母材和焊缝中激发出纯横波。2)横波声束扫查到钢管内壁,
2.2 检测频率的选择
     超声波检测的频率范围较宽,一般为0.5-10MHz频率的选择主要应考虑以下几个因素:
(1)超声波检测的灵敏度约为波长的二分之一,提频率有利于发现更小的缺陷。此外,频率越高,脉冲宽度越小,分辨力也越高。
(2)频率高,波长短、半扩散角小、声束指向性好、能量集中,有利于发现缺陷并对缺陷定位。但是对于相同的晶片尺寸,频率越高,近场区越大,对检测越不。
(3)频率增加,超声波的散射和吸收衰减急剧增加,对检测不利。
在检测中要综合考虑各方面的因素,合理选择检测频率。对于ERW 焊管,其母材一般为热轧板卷,晶粒比较细小。经感应加热、挤压成型后的焊缝熔合区和热影响区的宽度较窄,且其晶粒度基本与母材相当。在实际工作中,为了获得较高的分辨力,应在保证检测灵敏度的前提下尽可能选用较高的频率,一般为2.5-5MHz之。
3 参考试块
     参考试块是ERW 焊缝超声波检测灵敏度的确定依据,API 5L和GB/T9711标准对于钢管焊缝的超声波检测,要求使用带有N10刻槽或3.2mm竖通孔的对比试块,以人工反射体回波的100%作为缺陷判定基准。
4 结语
(1)在ERW 焊管的超声波检测中,为了保证在焊管中激发出纯横波,并且扫查到焊管内壁,焊管横波折射角范围的下限是33.2度,其上限随焊管的内外径比r/R的变化而变化,r/R数值越大,其范围也就越大。
(2)焊管内壁的声束折射角为45度时,对于焊缝及热影响区表面开口缺陷具有较高的检测灵敏度。但是为了兼顾焊缝内部的径向面积型缺陷的检测,还应采用大折射角的横波声束进行扫查。
(3)要根据横波折射角和钢管直径综合考虑入射击队声束宽度,既要保证声束上边缘不在焊管中激发出表面波,又要避免焊管中折射纵波的出现。

关键字:
  产品分类: 大口径 结构 厚壁 管线 油管 套管