【正文】 損檢測方法是十全十美的，各種方法之間要取長補短，檢測人員首先必須了解各種無損檢測方法的優(yōu)缺點，掌握各種不同方法的適用性和它們之間的相互關(guān)系，在綜合分析與評價的基礎(chǔ)上，根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求的差異綜合的來選擇最佳檢測方法，確定最佳的無損檢測方案。然而對于無縫鋼管檢測來說，射線檢測實際應用的很少，一般它應用在小口徑管對接焊縫的檢測，而且射線檢測速度在無損檢測中最慢，清洗與防護的要求都很高，對人體的傷害性遠高于其他無損檢測方法 [9]。當然，漏磁檢測方法也有一定的局限性：只適用于鐵磁材料或者能感生渦流的非金屬材料， 檢測靈敏度低以及缺陷的量化粗略。 目前，國內(nèi)無縫鋼管漏磁檢測主要依據(jù)的國家標準有《 GB/T126061999 鋼管漏磁探傷方法 》與《 GB/T 2572720xx 無損檢測 鋼管自動漏磁檢測系統(tǒng)綜合性能測試方法 》等。 綜上概述，渦流檢測的對于鋼管的檢測不需要接觸，無需耦合介質(zhì)，檢測速度較快，易于實現(xiàn)自動化；對于鋼管表面缺陷的探測靈敏度高，且在一定范圍內(nèi)具有良好的線性指示，可對大小不同的缺陷進行評價，故可用作質(zhì)量管理與控制；檢測時不需要接觸鋼管又不用耦 合介質(zhì)，也可在高溫下的檢測。當鋼管被磁化時，若鋼管表面及近表面存在裂紋等缺陷，就會在缺陷部位形成泄漏磁場（也稱漏磁場），泄露磁場將吸附、聚集檢測過程中施加的磁粉，形成磁痕，從而提供缺陷顯示。滲透檢測的工作原理是：鋼管表面被施涂含有熒光染料或著色染料的滲透劑后，在毛細作用下，經(jīng)過一定時間，滲透劑可以滲入表面開口缺陷中；去除表面多余的滲透劑，經(jīng)干燥后，再在鋼管表面施涂吸附介質(zhì)（顯像劑）；同樣在毛細作用下，顯像劑將吸引缺陷中的滲透劑，即滲透劑回滲到顯像劑中；在一定的光源下（黑光或白光），缺陷處的滲透劑痕跡被顯示（黃綠色熒光或鮮艷紅色），從而探測出缺陷的形貌及分布狀態(tài)。 無縫鋼管缺陷的超聲分析研究畢業(yè)論文 ⑹ 超聲檢測 超聲波在被檢測材料中傳播時，材料的聲學 特性和內(nèi)部組織的變化對超聲波的傳播將會產(chǎn)生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況進行探測來了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化的技術(shù)被稱為超聲檢測技術(shù)。 然而，無縫鋼管作為重要的工業(yè)產(chǎn)品，由于 材質(zhì)或者 使用環(huán)境的不同，對于某一特殊的 鋼種或者 行業(yè)， 需要其他相關(guān) 標準 進行參照 ，例如， 國內(nèi)有 《 GB/T 鈦及鈦合金管材超聲波檢驗方法》 ，《 GB/T 41631984 不銹鋼管超聲波探傷方法》，航空行業(yè)標準 《 HB/Z 751983 航空用小直徑薄壁無縫鋼管超聲波檢驗說明書》， 中國船舶工業(yè)總公司部 標準 《 CB 11341985 BFe 3011 管材的超聲波探傷方法》 ，中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準《 SY/T 669920xx 管材缺欠超聲波評價推薦作法》 等 ，這些標準的制定都從一個側(cè)面反映出無縫鋼管高質(zhì)量要求以及超聲檢測的重要性，說明超聲檢測已經(jīng)成為無縫鋼管檢測中應用最廣泛、使用頻率最高、目前發(fā)展較快的一種無損檢測技術(shù)。該設備檢測對象較為固定，檢測的針對性強，但對于其他用途的無縫鋼管以及非 腐蝕 類缺陷檢測是否適用， IRIS 公司相關(guān)資料未加以說明 [17]。檢測為部分液浸方法，利用精確延時時序控制，來控制合成波束偏轉(zhuǎn)和動態(tài)聚焦位置，實現(xiàn)快速和高靈敏度的電子掃查，克服了常規(guī)超聲掃查速度慢，且需要多次更換探頭規(guī)格和調(diào)整入射角度等不便，檢測設備如圖 所示 [18]。針對小口徑無縫鋼管檢測， GE 公司擁有 ROT 系列管材超聲檢測系統(tǒng)與 ROTA 系列管材檢測系統(tǒng)，兩套檢測系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)探頭產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)超聲場，并同時具有垂直入射和斜入射無縫鋼管缺陷的超聲分析研究畢業(yè)論文 高密度超聲脈沖，實現(xiàn) 100%斷面聲束覆蓋，并保證周向靈敏度的一致性 [18]。 圖 UNIVIS 應用軟件 圖 NUscan 應用軟件 UNIVIS application software NUscan application software Olympus（泛美）有限公司也是世界知名的無損檢測公司，擁有檢測無縫鋼管的設備主要有旋轉(zhuǎn)管材檢測系統(tǒng)（ RTIS）與在線∕離線 ERW 管材檢測系統(tǒng)。另一套在線∕離線 ERW 管材檢測系統(tǒng)如圖 所示。 合肥工業(yè)大學何輔云教授研制了噴淋水耦合式旋轉(zhuǎn)多探頭高能超聲動態(tài)檢測系統(tǒng)，可以對管材壁厚和鋼管內(nèi)部的折疊缺陷進行檢測。但該設備采用垂直入射法對無縫鋼管進行檢測，這就不可避免的存在近表面檢測盲區(qū)問題，對于薄壁管來說，再小的盲區(qū)都是不能允許存在的。其次，檢測結(jié)果受鋼管清潔狀況和現(xiàn)場檢測條件影響較大，例如，耦合條件較為苛刻，水臟或者氣泡會導致信號不穩(wěn)定和數(shù)據(jù)丟失，水壓過小會導致水泄漏或者渦輪驅(qū)動壓力丟失。在超聲自動檢測 C 掃描成像方面，由于機械回程間隙和超聲信號采集滯后等，使成像圖元和實際測試的工件位置不重合，周曉軍教授的研究生李雄兵博士為消除機械回程間隙產(chǎn)生的定位誤差，一方面，在運動控制上加編碼器實現(xiàn)閉環(huán)控制，保 證探頭位姿誤差相對最?。涣硪环矫鏋闇p少信號采集過程中的時耗，通訊接口采用總線方式，或提高信號采樣頻率、降低檢測速度等，這些措施在一定程度上能改善圖像鋸齒錯位的現(xiàn)象。如圖 所示為文獻提供的某一曲面超聲 C 掃描圖像 [26]。μ + 超聲系統(tǒng)將 采集的超聲數(shù)據(jù)和位置信號進行存儲，并可進行 B， C， D 型顯示，以及對超聲數(shù)據(jù)進行離線分析，但文獻中作者沒有給出 B， C， D 型顯示的真彩檢測案例圖像。 本論文研究的主要內(nèi)容 本學位論文研究主要是利用超聲檢測技術(shù)與超聲成像技術(shù)對無縫鋼管的缺陷進行無損檢測的分析與研究。 第四章無縫鋼管缺陷實例分析，主要內(nèi)容：把超聲無損檢測與有損檢測（驗）相結(jié)合對小口徑無縫鋼管缺陷進行實例檢測分析，分析缺陷產(chǎn)生的工序與原因。通常超聲檢測進行的處理是去除信號中的噪聲，其次是將已經(jīng)去除噪聲的信號進行再處理，包括增益控制、衰減補償、信號包絡、 FFT 分析及圖像顯示等。 A 型超聲波檢測因其回聲顯示采用幅度調(diào)制顯示（ amplitude modulation Display）而得名，它實際上是超聲脈沖回波圖形，橫坐標代表被探測物體的深度，縱坐標代表回波高度即超聲波的振幅，根據(jù)接收的回波可知缺陷在材料中的深度與大小，檢測人員根據(jù)回波的一些特性，諸如波幅和波密度等再結(jié)合日常檢測經(jīng)驗在一定程度上 可對缺陷進行模糊的定性分析，但是 A 掃描是回波圖，只能反應局部的回波信息，不能直觀地顯示缺陷形態(tài)等特征 [31]，如圖 所示。實際檢測中缺陷反射面與入射聲束軸線垂直的情況是少見的，當有傾角時，缺陷回波隨傾角的增大而急劇下降，所以認知無縫鋼管的成型工藝對于研究缺陷的取向性是十分重 要的。斜軋穿孔時，金屬的附加變形包括扭轉(zhuǎn)變形、軸向（沿穿孔方向）剪切變形和切向（沿圓周方向）剪切變形等。在穿孔工藝研究中，國內(nèi)外對二輥斜軋穿孔時圓管坯端面上變形強度研究也有很多，其中有結(jié)論認為變形強度沿圓管坯截面上呈“ W”形分布形態(tài) [34~36]，這就要求我們在檢測鋼管時，超聲波聲束路徑也應該是一個“ W”形，如圖 所示，這樣才能檢測出諸如表面傾角 30176。圖 示意的檢測方式就是直接接觸法，這也是大部分工件檢測選擇的方式，但對于無縫鋼管就不一定適合，特別是小口徑無縫鋼管。 無縫鋼管 檢測運動方式選擇 小口徑無縫鋼管選擇水浸聚焦法檢測也給檢測運動帶來了便捷：①探頭可以在機械系統(tǒng)驅(qū)動下運行，便于實現(xiàn)自動檢測，減少影響檢測可靠性的人為因素；②探頭和試件不接觸，超聲波的發(fā)射和接收都比較穩(wěn)定，試塊表面粗糙度的影響在水浸法中也存在，但粗糙表面引起的聲能損失比接觸法小的多；③通過調(diào)節(jié)探頭角度，可方便地改變探頭發(fā)射的超聲束的方向，從而很容易地實現(xiàn)斜入射檢測，以及沿曲面表面進行的掃查對于獲得不同取向缺陷的最大回波高度也是有利的；④由于探頭不直接接觸試件，探頭損壞的可能性較小，探頭壽命較長；⑤便于實現(xiàn)聚焦 聲束檢測，滿足高靈敏度、高分辨率檢測的需要。 超聲檢測系統(tǒng)設計 機械控制系統(tǒng) 超聲檢測系統(tǒng)通過機械運動完成對被檢件的掃描，其機械系統(tǒng)主要分為支撐在檢無縫鋼管和形成機械運動兩個部分，系統(tǒng)的機械運動包 括 R 軸的旋轉(zhuǎn)運動和 X、 Y、 Z 軸的雙向直線運動，運動方向均為雙向，各運動軸的定義如圖 所示 。 由于實驗采用水浸式檢測方式，故設計加入矩形水槽，長度： 2100mm；寬度： 930mm，高度： 1190mm；工位長度： 1500mm；被檢鋼管直徑： 30~200mm。 無縫鋼管缺陷的超聲分析研究畢業(yè)論文 圖 控制系統(tǒng)電氣信號連接圖 Connection diagram of electrical signal control system 電氣控制系統(tǒng)基本構(gòu)成包括輸入、輸出和反饋三個環(huán)節(jié)。 檢測系統(tǒng)運動部分的反饋環(huán)節(jié)是 X 軸和 Y 軸起限位作用的接近開關(guān)的信號反饋，對系統(tǒng)而言起到限位保護作用。 對比試樣 無損檢測 一般用 所求的未知量與已知量相比較的方法來確定未知量 的 值和檢測 靈敏度。 表 人工缺陷尺寸 Tab. Dimensions of artificial defects 級別 深度 寬 度 長度 推薦適用范圍 h/t /% 最小 /mm 允許偏差 規(guī)定值 /mm 允許偏差 /mm L1 3 177。 其他不銹鋼管 177。 其他不銹鋼管 8 177。 其他不銹鋼管 L3 10 177。 其他用途鋼管 注：表中 h 代表人工缺陷的深度， t 代表鋼管名義厚度 無縫鋼管缺陷的超聲分析研究畢業(yè)論文 實驗室所制樣管均為 安徽金安管業(yè)集團有限公司生產(chǎn)φ 76 9mm 小口徑無縫鋼管，其材質(zhì)為 20鋼，實驗室主要以標準中 級別進行加工，鋼管橫向人工缺陷如圖 所示，鋼管縱向缺陷如圖 所示，兩圖中未展示的內(nèi)壁側(cè)橫 /縱向人工缺陷尺寸與 外壁橫 /縱向缺陷相同。 超聲波在液體中傳播時，聲束擴散角較小，指向性好，但一旦射入工件后，按照折射規(guī)律，擴散角會增大，聲束指向性急劇下降，特別是諸如表面是圓柱面的管（棒）材，超聲波經(jīng)過液層進入管（棒）材表面后，就會產(chǎn) 生類似凸透鏡的擴散現(xiàn)象，圓柱面曲率越大，擴散的作用越大。 ， 10176。 的人工平底孔回波調(diào)至滿輻的80%作為基準波高，再逐次檢測 傾角為 10176。 圖 對比實驗所用試塊 Testing block of the parison experiment 0 5 10 15 20020406080100 P lan e pro b e F o c u sin g pro b eEcho height (%)In c li n a ti o n ( 176。 ⑵ 探頭尺寸的選擇 探頭晶片尺寸大則探頭入射至反射體的能量也大，而且晶片尺寸大時聲束指向性好，在鋼管檢測中為盡量減少聲束的擴散，一般選用較大尺寸。 對于晶片尺寸一定的探頭，頻率越高，波長越短，聲束的指向性就越好， 聲能集中，可提高對小缺陷的檢測能力、缺陷的定位精度以及相鄰缺陷的分辨能力。對均勻傳播空間，輻射聲場的空間分布與探頭的輻射頻率、輻射孔徑及輻射結(jié)構(gòu)有關(guān)。但通過惠更斯原理和聲的波動理論我們知道實際上在焦點附近聲壓的分布呈現(xiàn)一定的規(guī)律，而并非幾何交匯成點。但是從檢測的準確性、穩(wěn)定性、操作的難易以及適用性來比較，水聽器法和球靶法是目前國內(nèi)外最為常見的兩種測定方法。一個收發(fā)兼用型的聚焦探頭測得的焦平面上某一直徑較小的小球所反射的聲壓為： ? ? 21002J= ka FP ka F?????????小 球 （ ） （ 21） 式中 ： J1 —— 一 階貝賽爾函數(shù)； k —— 波數(shù)， k=2π∕ λ； ρ —— 焦平面上的半徑變量； F —— 聚焦探頭在水中的焦距； 0a—— 晶片所在平面上的半徑變量。 如果在此處不考慮聲壓隨時間的變化以及僅關(guān)注相對聲壓，那么 jte? 這項與積分號前面的常數(shù)項都可略去。當 20 2 =2 , 4 , 6kl? ? ? ???時， P小 球 有極小值，如圖 所示。因此積分號內(nèi)分母中的 MP? 也可以提到積分號外。 ⑵ 焦點附近軸線上的聲壓分布 要說明聲場特性中的焦柱與焦柱長度兩個參數(shù)，就必須要對焦點附近軸線上 的聲壓分布進行闡述。 球靶法原理認為直徑非 常小的小球所反射的聲壓與小球所在位置的聲壓呈正比關(guān)系。 無縫鋼管缺陷的超聲分析研究畢業(yè)論文 ⑴ 水浸超聲探頭聲場特性的測定方法 超聲探頭的聲場特性測量方法有光彈法 [41]、 光纖探測法 [42]、水聽器法 [43]、球靶法 [40]、數(shù)值計算法以及有限元模擬 [44]等。相比于平探頭，評估水浸聚焦探頭聲場特性有四個重要參數(shù)：孔徑（晶片有效直徑）、焦距、焦柱直徑以及焦柱長度 [40]。 小口徑無縫鋼管壁薄，用過低的檢測頻率顯然是不合適的，所以，在 GB/T 577720xx 標準中關(guān)于檢測頻率的部分從原先版本中的 ~10MHz 修改為1MHz~15MHz，也反映出對無縫鋼管缺陷檢測要求的不斷提高。所以，在 GB/T 577720xx 標準中對單探頭鋼管檢測規(guī)定晶片的長度或者尺寸規(guī)定為不大于25mm，人工缺陷長度小于 20mm時不大于 12mm[37]。的人工平底孔缺陷，而聚無縫鋼管缺陷的超聲分析研究畢