水浸式鋼管自動探傷中探頭的選擇探討

劉力

（衡陽華菱鋼管有限公司，湖南 衡陽 421000）

國內(nèi)超聲檢測技術的主要研究領域可以分為檢測方法研究和設備研發(fā)。在設備研發(fā)方面主要為數(shù)字化超聲波探傷儀、TOFD超聲檢測系統(tǒng)、超聲成像系統(tǒng)和磁致伸縮超聲導波檢測系統(tǒng)；在檢測方法和技術方面，主要為自動超聲檢測技術、超聲成像檢測技術、人工智能技術、TOFD超聲檢測技術、超聲導波檢測技術和超聲相控陣技術等。國內(nèi)管材自動超聲檢測設備分為探頭旋轉(zhuǎn)式和管子旋轉(zhuǎn)式兩類。采用探頭不動管材旋轉(zhuǎn)方式，比較適用于中大直徑管材自動檢測。探傷方式又多使用水浸式，探頭浸于水碗中不與管材直接接觸，探頭使用壽命長，由于無縫鋼管在生產(chǎn)和使用中，容易出現(xiàn)一些氣孔、夾雜和小裂紋等難以探查的缺陷，若采用直探頭或斜探頭，可能會出現(xiàn)漏檢。因此，選擇聚焦探頭具有一定的優(yōu)勢。點聚和線聚相比，為了獲得較好的探傷速度和靈敏度，一般會采用線聚焦探頭。

1 工作原理和參數(shù)計算

圖1

因為水中聲速和鋼中橫波聲速的一半 ，當水層厚度大于鋼管中橫波聲程的一半時，水/鋼界面的第二次回波將位于管子內(nèi)外傷波后面，容易對管子中的缺陷回波進行判別。如圖3圖所示要求水層厚度H滿足以下條件：

圖2

2 結(jié)語

對某設備通過選取幾個探頭進行實踐調(diào)試：首先選取的是焦距F=80mm調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)對于外徑為180mm以下的管材內(nèi)外傷回波都能很好調(diào)試出來，往上的規(guī)格管材在調(diào)試中勉強能發(fā)現(xiàn)傷波，可是波幅低，雜波多，對生產(chǎn)不利。然后選取焦距F=110mm，在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)小規(guī)格內(nèi)外傷傷波有稍微降低，但信噪比滿足要求。大規(guī)格調(diào)試發(fā)現(xiàn)內(nèi)外傷波明顯提高，信噪比有明顯好轉(zhuǎn)，都能滿足生產(chǎn)要求。由于條件和時間有限，沒有選取更多的探頭進行試驗。

綜合表1數(shù)據(jù)，要實現(xiàn)探傷范圍89～219mm都能取得較好的探傷效果，探頭偏心距宜選取平均值，焦距可以選取中間值110mm，這里的水層厚度可選取35mm，實測中選取探頭為2.5P SJ110 XJ能取得較好探傷效果。

表1