【正文】 無(wú)縫鋼管缺陷的超聲分析研究畢業(yè)論文 無(wú)縫鋼管缺陷的超聲分析研究 摘 要 無(wú)縫鋼管已經(jīng) 廣泛應(yīng)用于石油、 化工 、電站、鍋爐 、船舶、電站、航空航天、建筑 以及軍工 等行業(yè) 。隨著國(guó)內(nèi)各行業(yè)對(duì)無(wú)縫鋼管需求的增長(zhǎng)，對(duì)于 無(wú)縫鋼管缺陷的研究顯得越發(fā)重要，而對(duì)于其缺陷的研究常規(guī)的分析方法是做諸如低倍、金相等，而作為與有損檢驗(yàn)對(duì)應(yīng)的無(wú)損檢測(cè)通常還停留在探傷階段。本文就是利用應(yīng)用最為廣泛的超聲檢測(cè)從無(wú)損檢測(cè)角度對(duì)無(wú)縫鋼管缺陷進(jìn)行檢測(cè)與分析。 本文應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室超聲檢測(cè)設(shè)備對(duì)無(wú)縫鋼管缺陷進(jìn)行 檢測(cè)參數(shù) 優(yōu)化，檢測(cè)的目的是為了用超聲成像技術(shù)來(lái)對(duì)缺陷進(jìn)行無(wú)損分析 ； 在此基礎(chǔ)之上利 用 Visual C++ 與 OpenGL（ Open Graphics Library） 對(duì)現(xiàn)有超聲成像軟件進(jìn)行二次開發(fā)， 真實(shí)的反映缺陷的形貌、 方位以及取向 ，并通過(guò)實(shí)例對(duì)無(wú)縫鋼管缺陷加以分析。 研究主要結(jié)論如下： ⑴ 無(wú)縫鋼管水浸聚焦檢測(cè)的參數(shù)的優(yōu)化是無(wú)縫鋼管超聲成像的基礎(chǔ)，通過(guò)一系列的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)也暴露出傳統(tǒng)超聲波形檢測(cè)的不足之處：波形檢測(cè)受 外界干擾大，對(duì)缺陷的判斷缺乏直觀性與重現(xiàn)性；當(dāng)量法只是 評(píng)判自然缺陷當(dāng)量的依據(jù) ，卻不是缺陷的真實(shí)反映， 對(duì)缺陷缺少整體分析的能力。 ⑵ 用超聲成像技術(shù)對(duì)小口徑無(wú)縫鋼管缺陷進(jìn)行 成像檢測(cè)分析豐富超聲檢測(cè)手段；對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的超聲成像軟件進(jìn)行二次開發(fā)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)斜入射超聲 C 掃描成像與三維立體成像，通過(guò)成像 準(zhǔn)確的 反映 缺陷位置， 分布 以及形貌為生產(chǎn)反推缺陷的產(chǎn)生提供依據(jù) ； 通過(guò)整 根無(wú)縫鋼管 缺陷分布， 分布與 形貌導(dǎo)入建模有限元分析，這就為 無(wú)縫鋼管 的安全評(píng)定，壽命評(píng)估和有限元應(yīng)力計(jì)算等提供了準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)依據(jù)， 從而 實(shí)現(xiàn) 無(wú)縫鋼管 超聲無(wú)損評(píng)價(jià) 。 ⑶ 對(duì)小口徑無(wú)縫鋼管缺陷采用無(wú)損與有損檢測(cè)（驗(yàn)）相結(jié)合，宏觀與微觀分析的互補(bǔ)方式對(duì)缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行反推，有利于實(shí)際生產(chǎn)中質(zhì)量控制。 關(guān)鍵詞：小口徑無(wú)縫鋼管缺陷；水浸聚焦； 斜入射 超聲 C 掃描；超聲三維成像 無(wú)縫鋼管缺陷的超聲分析研究畢業(yè)論文 引 言 超聲檢測(cè)以檢測(cè)靈敏度高、聲束指向性好、缺陷檢出率高以及適用性廣等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的檢測(cè)技術(shù)。對(duì)于無(wú)縫鋼管缺陷的超聲檢測(cè)主要采用水浸式聚焦檢測(cè)方式，相比于其他超聲檢測(cè)方式， 它的最大優(yōu)勢(shì)在于可以減少由于無(wú)縫鋼管曲率較大而引起的聲束能量擴(kuò)散損失。 作為無(wú)縫鋼管水浸式聚焦檢測(cè) 關(guān)鍵參數(shù) ——探頭參數(shù)、偏心距、水層距離等歷來(lái)都是超聲檢測(cè)研究分析的重點(diǎn) 之一 ，優(yōu)化這些參數(shù)是能否探測(cè)到缺陷的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)對(duì)小口徑無(wú)縫鋼管缺陷超聲無(wú)損檢測(cè)分析的基礎(chǔ)。 目前針對(duì)無(wú)縫鋼管缺陷的超聲檢測(cè)國(guó)內(nèi)外都有大量的研究，國(guó)內(nèi)大部分生產(chǎn)單位的超聲檢測(cè)依然以波形檢測(cè)為主，側(cè)重于無(wú)縫鋼管依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量是否合格，而國(guó)外主要集中在以工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用為基礎(chǔ)的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)上，在高速自動(dòng)化檢測(cè)的同時(shí)用超聲成像技術(shù)來(lái)直觀的反映缺陷的位置、形貌以及尺寸等。超聲成像掃描分析代替常規(guī)波形判定已經(jīng)成為主流趨勢(shì)，要實(shí)現(xiàn)成像應(yīng)用最為廣泛的是 Visual C++ 與 OpenGL（ Open Graphics Library）。前者由 Microsoft 開發(fā) , 它不僅是一個(gè) C++編譯器，而且是一個(gè)基于 Windows 操作系統(tǒng)的可視化集成開發(fā)環(huán)境（ Integrated Development Environment， IDE）。而 OpenGL 作為三維計(jì)算機(jī)圖形軟件接口，它是一個(gè)開放的三維圖形軟件包，它獨(dú)立于窗口系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，以它為基礎(chǔ)開發(fā)的應(yīng)用程序可以十分方便地在各種平臺(tái)間移植 。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫鋼管缺陷的三維立體成像也為反推缺陷產(chǎn)生原因與后續(xù)無(wú)損評(píng)價(jià)提供依據(jù)，豐富了對(duì)無(wú)縫鋼管缺陷研究的手段，也為超聲檢測(cè)由原來(lái)的無(wú)損探傷向無(wú)損評(píng)價(jià)提供了推動(dòng)力量。 無(wú)縫鋼管缺陷的超聲分析研究畢業(yè)論文 小口徑無(wú)縫鋼管缺陷的超聲檢測(cè)與分析研究 第一章 緒論 課題背景 無(wú)縫鋼管作為一種 經(jīng)濟(jì)斷面鋼材 ，具有較高的屈服強(qiáng)度和耐應(yīng)力腐蝕 性能 ，從而被廣泛應(yīng)用于石油、 化工 、電站、鍋爐 、船舶、電站、航空航天、 建筑 以及軍工 等行業(yè) [1]。 伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)目前已成為世界第一的鋼管生產(chǎn)大國(guó)、消費(fèi)大國(guó)和出口大國(guó) [2]，但這并不意味著中國(guó)現(xiàn)在是鋼管生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)，有些高級(jí)專業(yè)鋼 管還依賴于進(jìn)口 [3]。無(wú)縫鋼管生產(chǎn)一般經(jīng)過(guò)管坯加熱、管坯穿孔、毛管軋制、鋼管定徑與減徑以及精整等工序 [4]，這些工序中無(wú)論是原料還是加工操作都用可能使無(wú)縫鋼管產(chǎn)生缺陷，這就對(duì)國(guó)產(chǎn)鋼管的質(zhì)量檢驗(yàn)水平提出更高的要求。由于無(wú)縫鋼管的工作條件和用途不同，對(duì)其形狀和尺寸、化學(xué)成分、力學(xué)性能以及工藝性能等質(zhì)量指標(biāo)和技術(shù)條件有著不同的要求。各標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的有關(guān)要求主要包括：化學(xué)成分、幾何尺寸精度、表面與內(nèi)部質(zhì)量、物理化學(xué)性能、工藝性能和金相組織以及對(duì)特殊用途的鋼管提出的特殊要求等 [1]。其中，鋼管的表面與內(nèi)部質(zhì)量的 檢查（驗(yàn)）主要包括人工肉眼檢查與有∕無(wú)損檢測(cè)。 無(wú)縫鋼管缺陷的概述 我國(guó)介紹熱軋無(wú)縫鋼管質(zhì)量缺陷的主要技術(shù)資料是 1990 年由原冶金工業(yè)部情報(bào)標(biāo)準(zhǔn)研究所鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)化室編寫的《鋼鐵產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化工作手冊(cè)》。該書詳細(xì)闡述了熱軋無(wú)縫鋼管的 19 種缺陷 ,它們分別是：裂縫（裂紋）、發(fā)紋、內(nèi)折、外折疊、軋制折疊、軋折、直道內(nèi)折、直道、離層、結(jié)疤（包括翹皮）、凹坑（凹陷）、凹面（碰癟）、凸面（鼓包）、麻點(diǎn)（麻面）、矯凹、擦傷、內(nèi)螺旋、青線和毛刺 [5]。 目前上述的 19 種缺陷已有多處變動(dòng) [6]。第一，自 1999 年大范圍修訂熱 軋無(wú)縫鋼管國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)）起， “發(fā)紋 ”這一缺陷已經(jīng)被取消。第二 ，“ 毛刺 ” 已不再單獨(dú)列為一種缺陷，只是在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中講到端頭的外形時(shí)，有 “ 切口毛刺應(yīng)予清除 ” 的文字要求。 以下為無(wú)縫鋼管主要缺陷的概述： ⑴ 內(nèi)折，鋼管的內(nèi)折是指鋼管內(nèi)表面呈現(xiàn)螺旋形、半螺旋形或無(wú)規(guī)則分布的鋸齒狀折疊。鋼管內(nèi)表面不允許有內(nèi)折，局部?jī)?nèi)折應(yīng)切除，全長(zhǎng)內(nèi)折應(yīng)報(bào)廢。 ⑵ 直通內(nèi)折，鋼管的直道內(nèi)折是指鋼管內(nèi)表面呈現(xiàn)對(duì)稱或單條直線形的折無(wú)縫鋼管缺陷的超聲分析研究畢業(yè)論文 疊。有通長(zhǎng)的，也有局部的。直通內(nèi)折可用肉眼觀察，鋼管內(nèi)表面不允許存在直通內(nèi)折，局部直通內(nèi)折應(yīng)切除，通長(zhǎng)直 通內(nèi)折應(yīng)報(bào)廢。 ⑶ 外折，鋼管的外折是指在鋼管外表面出現(xiàn)的螺旋形狀的片狀、線狀折疊。其螺旋旋轉(zhuǎn)方向與穿孔荒管旋轉(zhuǎn)方向相反，且螺距較大、分布于局部或全長(zhǎng)。外折可用肉眼觀察，鋼管表面不允許存在外折。局部外折可切除，全長(zhǎng)外折應(yīng)報(bào)廢。 ⑷ 軋折，鋼管的軋折是指鋼管管壁沿縱向局部或通長(zhǎng)呈現(xiàn)外凹里凸的皺折，外表面呈條狀凹陷。鋼管的軋折可用肉眼觀察，鋼管不得存在軋折。 ⑸ 撕裂，鋼管的撕裂是指鋼管表面有撕開破裂現(xiàn)象，多發(fā)生