熱軋無(wú)縫鋼管質(zhì)量缺陷與檢測(cè)方法探討

趙培得 楊永峰 邵濤

西安三環(huán)科技開(kāi)發(fā)總公司 陜西西安 710075

1 熱軋無(wú)縫鋼管的質(zhì)量缺點(diǎn)及缺陷分析

介紹我國(guó)熱軋無(wú)縫鋼管質(zhì)量缺陷的主要技術(shù)資料是由原冶金工業(yè)部信息標(biāo)準(zhǔn)研究院鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)化辦公室1990年編制的《鋼鐵產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化工作手冊(cè)》。本書(shū)詳細(xì)介紹了熱軋無(wú)縫鋼管的19種缺陷，分別是：裂紋（裂紋）、發(fā)紋、內(nèi)折、外折、軋制折、軋制折、直內(nèi)折、直道、分離層、結(jié)疤（含翹曲皮）、凹坑（凹陷）、凹坑（凸起）、凸出（凸起）、麻點(diǎn)（麻點(diǎn)）、凹凸，劃痕、內(nèi)螺旋、綠線和毛刺。目前，上述19個(gè)缺陷有很多變化。一是從1999年大規(guī)模修訂《熱軋無(wú)縫鋼管?chē)?guó)家標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)標(biāo)）開(kāi)始，消除了“發(fā)際線”缺陷。第二個(gè)“毛刺”不再列為單一缺陷，但當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)談到末端形狀時(shí)，有書(shū)面要求“應(yīng)去除切口的毛刺”。

2 熱軋無(wú)縫鋼管的用途類(lèi)型

《建筑無(wú)縫鋼管》（GBT8162-1999）。主要在于普通構(gòu)造和機(jī)械結(jié)構(gòu)中使用。代表材料：碳鋼、20、45鋼；合金鋼Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo 等[1]。

（1）《流體輸送用無(wú)縫鋼管》（GBT8163-1999）。主要在與工程及比較大型設(shè)備上輸送流體的管道。代表材料有20、Q345等。

（2）《中低壓鍋爐用無(wú)縫鋼管》（GB3087-1999）是用于建造各類(lèi)過(guò)熱的蒸汽管道、中低壓鍋爐用沸水管道、大煙管道、小煙管道好的碳素構(gòu)造鋼熱軋、冷拔（軋）無(wú)縫鋼管。機(jī)車(chē)鍋爐所應(yīng)用的熱蒸汽管及拱磚管。代表材料為10號(hào)鋼和20號(hào)鋼。

（3）《高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管》（GB5310-1995）是應(yīng)用于高壓管及上水的管鍋爐受熱面優(yōu)質(zhì)性碳鋼、合金鋼和不銹鋼耐熱鋼無(wú)縫鋼管。代表性材料有20g、12Cr1MoVG、15CrMoG等。

（4）《石油裂化用無(wú)縫鋼管》（GB9948-1988）。應(yīng)用于石油冶煉廠的鍋爐、換熱器及流體型管道。其代表材料有20、12Cr-Mo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。

（5）《地質(zhì)鉆探用鋼管》（YB235-70）是應(yīng)用于地質(zhì)部門(mén)鉆取巖芯的鋼管。其具體用途可分為鉆桿、鉆鋌、芯管、套管和沉降管。

3 熱軋無(wú)縫鋼管的主要檢測(cè)幾種方法

3.1 無(wú)損常規(guī)檢測(cè)

（1）超聲波檢測(cè)法。采用電磁感應(yīng)法，并在實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)上形成了一種新的檢測(cè)方法——超聲波檢測(cè)法。在檢測(cè)階段，第一名工作人員應(yīng)在管道中激發(fā)一束超聲波，這將有效地在管道中傳播。如果管外有問(wèn)題，超聲波會(huì)反射并出現(xiàn)異常現(xiàn)象。對(duì)于鋼管中超聲波的變化，通過(guò)對(duì)探傷儀獲取的信息進(jìn)行科學(xué)處理，可以獲得更多的信息。該方法可用于檢測(cè)鋼管中的多種問(wèn)題，具有很強(qiáng)的靈敏度。對(duì)于質(zhì)量較好的鋼管，一般采用這種方法，主要是因?yàn)樗俣忍贿m合快速生產(chǎn)企業(yè)[2]。

（2）渦流探傷。采用渦流檢測(cè)方法，在管道末端會(huì)形成一定長(zhǎng)度的檢測(cè)盲區(qū)，約0．2m，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是檢測(cè)方法本身具有一定的局限性。普通渦流檢測(cè)設(shè)備根據(jù)檢測(cè)探頭的不同分為點(diǎn)探頭和通探頭兩種。在檢測(cè)過(guò)程中，探針的前向方式主要是螺旋式，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，檢測(cè)效率低。通孔探頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能快速檢測(cè)管道的裂紋、凹陷和外部褶皺，具有較高的靈敏度。這種方法是管道檢測(cè)中常用的方法。

（3）漏磁檢測(cè)方法。首先，被測(cè)管道應(yīng)磁化。待測(cè)管道磁化后，其表面會(huì)產(chǎn)生漏磁場(chǎng)。這種利用漏磁原理檢測(cè)鋼管的方法稱(chēng)為漏磁檢測(cè)法。磁粉探傷和磁場(chǎng)測(cè)量是漏磁檢測(cè)中應(yīng)用最廣泛的兩種方法。由于磁場(chǎng)測(cè)量是利用傳感器獲取漏磁場(chǎng)的信息，這種方法非常適合于在短時(shí)間內(nèi)對(duì)大量鋼管進(jìn)行自動(dòng)探傷。

3.2 熱軋無(wú)縫鋼管聯(lián)合無(wú)損自動(dòng)探傷

傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)只能檢測(cè)鋼管的某些特定缺陷，而不能檢測(cè)鋼管的所有內(nèi)部缺陷。針對(duì)這一現(xiàn)象，有學(xué)者提出將多種檢測(cè)方法結(jié)合起來(lái)檢測(cè)鋼管缺陷。經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)渦流探傷與漏磁探傷相結(jié)合，可以全面檢測(cè)鋼管的主要缺陷。這種組合檢測(cè)方法能夠滿(mǎn)足鋼管的使用標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足大多數(shù)用戶(hù)的需要。漏磁檢測(cè)法能準(zhǔn)確檢測(cè)鋼管的縱向缺陷，傳感器可根據(jù)實(shí)際檢測(cè)速度進(jìn)行調(diào)整，以滿(mǎn)足裝配線上檢測(cè)性能的要求。該檢測(cè)方法與渦流檢測(cè)方法在檢測(cè)速度上無(wú)沖突。

3.3 利用ANSYS進(jìn)行漏磁檢測(cè)

ANSYS軟件在鋼管檢驗(yàn)中的應(yīng)用，不僅節(jié)省了時(shí)間和人力，而且提高了檢驗(yàn)質(zhì)量。ANSYS軟件是一種集結(jié)構(gòu)、電場(chǎng)、流體、聲場(chǎng)、磁場(chǎng)分析于一體的多功能有限元分析軟件，具有交互式菜單環(huán)境。在漏磁檢測(cè)方法中，重點(diǎn)是鋼管缺陷附近的漏磁。利用ANSYS有限元分析軟件中的電磁計(jì)算方法，建立了鋼管漏磁檢測(cè)的有限元分析模型。經(jīng)過(guò)三維有限元分析，缺陷處漏磁信號(hào)與實(shí)際測(cè)量信號(hào)基本一致。應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件可以使無(wú)縫鋼管缺陷的檢測(cè)更加全面和準(zhǔn)確，從而提高漏磁檢測(cè)的質(zhì)量[3]。軟件分析過(guò)程分為三個(gè)步驟：（1）在軟件的預(yù)處理模塊中，利用實(shí)體建模和網(wǎng)格生成工具建立有限元模型。（2）由分析計(jì)算模塊完成求解。（3）計(jì)算結(jié)果由軟件后處理模塊以圖表和曲線的形式顯示。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著我國(guó)鋼管行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)一套統(tǒng)一的缺陷條款的要求越來(lái)越重要。產(chǎn)品質(zhì)量缺陷是衡量產(chǎn)品質(zhì)量是否合格的重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，是質(zhì)量檢驗(yàn)的最基本工作。通過(guò)對(duì)我國(guó)鋼管質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的仔細(xì)分析，可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)鋼管質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展水平與世界先進(jìn)國(guó)家還存在一定的差距。要想在鋼管檢測(cè)技術(shù)上與國(guó)際接軌，我們還有很長(zhǎng)的路要走。