无缝钢管超声测厚

1、对无缝钢管超声测厚的探讨摘 要：介绍了超声波测厚样管的制作，对设备调试及检测过程中遇到 的问题进行了分析，针对性地采取了诸如更换导套、夹持轮以及清理管 材表面氧化物和油漆、管材弯曲度控制等措施，取得了满意的效果，满 足了客户的要求，填补了我公司在钢管测径、测厚方面的空白。关键词：超声波；测厚；钢管；同心度；氧化物；弯曲度中图分类号：TGII5 . 28+5 文献标识码：A2006 年，我公司发生了一起供某锅炉厂 51mrm 4mm勺钢管因壁厚 不均引起的质量异议。根据双方达成的处理协议， 我公司将管材全部运 回逐支进行超声测厚。我公司从德国NUKEI公司引进的超声-涡流-体探伤设备，具有测厚、

2、测 径功能，但以前管材检验过程中没有这方面的要求，因此在测厚、测径 的实作方面我们是一块空白。面对设备不齐全，交货时间紧的压力，更 为了给用户提供合格的、满意的产品，探伤人员接受了这项任务。1探伤设备简介我公司采用的超声/涡流联合探伤机组是2001年从德国NVKEI公司引进的，该机组是目前我国冶金制管企业中比较先进的探伤设备。该机组检测组距为 6mnr60mm主要功能为超声波探伤、涡流探伤、 超声测径和测厚、涡流分钢等。该设备的超声主机部分有7个探头，包括纵向检测（正反各一个）两个探头，横向检测（正反各一个）两个探头，测径、测厚两个探头和一个水温补偿探头。其检测系统工作情况见图19 &舷 Pr

3、obenignil电子计鼻机 Ekvirofl compuierrrGhlioa tillI r i冋讪LnieHacr !1厂计洱札椿口 1 htenKCit IW*uInterfjcc碗仪1 gidtmorCmck dcxurHWflUU Jnterfaccil耳机搖LIImerfftce9 l声检测系姣方梅丽Hr. 1 Block diagmtn of ullrasonk testitkg system of steel tabeS2双採头Fi| 2 Dtagram lowing principle of drmbk2 超声波测厚原理管材内、外径和壁厚的尺寸测最采用双探头法。如图2所示两

4、个探头的声束同轴。此轴线通过管于中心.井在声束的入射点垂直于管干 表面。每个探头连接两个侧厚仪.两个侧厚杖同时对超声信号进行处理。 测厚仪1A内测量探头1和管子表面之问的距离 W测厚仪1B测量探头 1声束入射点处的管子壁厚 T1。同样.测厚仪2A、2B分别测试 W2和T2 测量的方渡信号按正比例转换成电压输 八培计算机处理。若C1代表两探 头之间的距离，那么管子的内径 D内和外径D外按下式计算出：D 内二C1 (W1+W2+T1+T2 )D 外二 C1 (W1+W2 )为了补偿由于温度变化而引起水中声速的变化.加入水温补偿探头.它有独立的信号放大和处理线路，其输出用于1A和2A的自动补偿，以维

5、持水温变化时输出不变。若在管子与探头之间增加两个反射体(反射丝)，两个反射体之间的距离 为常数C2,探头与反射体间的距离为 W1和W2那么D 内二C2 (W1 3 1)+(W2 3 2)+T1+T2 D 外二 C2 (W1 3 1)+(W2 3 2 )与上式相比，由于C2小于C1,转换误差对结果的影响较小，提高了测 试精度。3探伤检测装置3. 1传动设备超声检测传动方式为探头旋转，钢管直线前进。在批量检测过程中.除 了对缺陷有自动打标功能外，自动分选装置还可以对合格和不合格品实 现准确分进。管材的探伤操作运行过程分为手动、 半自动及全自动三种 模式。3. 2探伤仪器德国NUKE公司利用90年代

6、最先进的模块化设计+通过电脑专用探伤软 件（UT xx和MCU进行探伤模式的选择和参数调整及设置。检测信号输 出以图表形式在显示屏上显示，能直观地显示管材的运动状态、长度和 缺陷所在位置.并能全程自动化监控。3. 3探头探伤探头为线聚焦水浸探头。 纵向探头标称频率为15 MHz横向探头标 称频率为7 MHz测厚测往探头标称频率为10 MHz晶片直径为 12mm 水中焦距为26mm有效焦点宽度为3 mm4测厚样管的制作和调试关于样管的制作没有这方面的资料可借鉴。为了调试方便，在一般情 况下.试样长度取2.8m左右，再从这根样管上截取 600mn进行一端内 外壁机加工，加工长度100mm以求壁厚均

7、匀一致，送空计量部门对其 进行计量井出具计量报告，然后再将其焊接在样管上。调试样管时.我们选取经过计量过的一段部位作为参考位进行调整。5调试过程中遇到的问题及采取的对策5. 1检测设备对无缝钢管样管的测试影响及对策在主机旋转（探头旋转）样管静止不动状态下，壁厚测量结果与实测 数据比较接近。但在动态下（样管走动）.数据上下跳动很大.与实测数 据严重不符。通过对仪器上波形的观察.发现波形左右晃动厉害.这是 界面波S和内壁脉冲N2不断晃进波门.引起测试误判。根据以往经验， 我们判断问题可能出在设备的同心度上，于是换下所有磨损的夹持轮（定心轮）并重新加工了一套间隙更小导套，上机一试，效果直竿见 影，说

8、明测径、测厚比探伤对同心度有更严格的要求，同心度对测径、 测厚波形的影响见图3,导套、夹持轮和定心轮对样管测试的影响见图4。5. 2油漆对无缝钢管测厚的影响及对策在检测过程中，我们发现有些管子尺寸显示很不正常，壁厚数值变化大，而且有的波形显示很低或不显示。通过实物解剖测量对比，发现 测量值与实测值出入较大。经过观察分析，发现存在此现象的部位，一 般表面氧化物比较厚或粘有油漆。 我们怀疑问题出于此，对钢管表面进 行处理后，重新复测，达到了理想效果，也证实了我们的判断，见图5 产生原因分析：油漆的存在，有可能吸收并降低了超声波的大部分能量， 使N1脉冲反射波显示很低或不显示，造成误判现象；另外氧化

9、物和油 漆与基体（管材）结合紧密，但由于声速不同，直接影响了最终检测结果。 5. 3管材弯曲度对无缝钢管测厚的影响与管材弯曲部位通过检测台时， 仪器的数值显示有一定的上下正负 浮动。经过重新矫直后，该现象明显减少。估计是弯曲造成的同心度问 题，虽然偏差不大，我认为以后在检测薄壁管及要求精度高的管子时， 对管子弯曲度应有更高的要求。1* b AiAX Wn耳 Ir liwf wiwr 曲此去 Jf 门 InirrfMv rnmtKul4iit S. i& 31 PuJwrmanguLiT插3期心1ft对艮*却強用的軽鋼卜1些、 HflurArr ”f incKfmndi* an * /nrm*

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