李世杰

（天津騰飛鋼管有限公司，天津 300301）

超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用可以為無縫鋼管的質(zhì)量檢測(cè)工作提供技術(shù)支持，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代無縫鋼管質(zhì)量檢測(cè)工作的需要。因此，在無縫鋼管的質(zhì)量檢測(cè)工作中，工作人員需要加強(qiáng)對(duì)超聲波檢測(cè)技術(shù)的重視，提高無縫鋼管的質(zhì)量，推動(dòng)無縫鋼管行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。隨著社會(huì)需求的上升，無縫鋼管在行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，而無縫鋼管的質(zhì)量是無縫鋼管行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵影響因素。

1 超聲波無損檢測(cè)分析

1.1 超聲波無損檢測(cè)運(yùn)用特點(diǎn)

無損檢測(cè)具體是指利用電、光、聲等方面的特性，在不給被檢測(cè)對(duì)象的使用性能帶來影響的基礎(chǔ)上，對(duì)被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行檢查，如檢查其使用性能是否完好，是否存在提升空間。若在無損檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)對(duì)象的使用問題，相關(guān)工作人員可以在檢測(cè)工作完成之后對(duì)被檢測(cè)對(duì)象的性能進(jìn)行升級(jí)或改造，確定被檢測(cè)對(duì)象的使用性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。隨著各行業(yè)的迅速發(fā)展，無損檢測(cè)開始廣泛應(yīng)用到各行業(yè)之中[1]。無損檢測(cè)是一種新興的技術(shù)手段，可以檢測(cè)到被檢測(cè)對(duì)象的使用性能、使用壽命等，還可以清晰反映被檢測(cè)對(duì)象出現(xiàn)問題的原因。其主要特征表現(xiàn)在：①工作人員在采用無損檢測(cè)技術(shù)時(shí)，不會(huì)對(duì)被檢測(cè)對(duì)象產(chǎn)生不利影響甚至危害，而且產(chǎn)品的檢測(cè)率高達(dá)100%；②無損檢測(cè)技術(shù)手段具有多樣化。工作人員可以根據(jù)被檢測(cè)對(duì)象的不同，選擇不同的無損檢測(cè)技術(shù)手段。其技術(shù)手段的選擇以使用條件、制作方法為依據(jù)，可以在進(jìn)行檢測(cè)之前提前預(yù)計(jì)被檢測(cè)對(duì)象可能出現(xiàn)的問題，并根據(jù)問題采取合適的無損檢測(cè)技術(shù)手段；③對(duì)于任何的無損檢測(cè)技術(shù)來說都存在利弊[2]，工作人員需要綜合應(yīng)用多種無損檢測(cè)技術(shù)手段，提高檢測(cè)效率，為被檢測(cè)對(duì)象的質(zhì)量提供保障。

1.2 超聲波無損檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)

就目前而言，超聲波無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。超聲波無損檢測(cè)技術(shù)大多應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展過程中。超聲波無損檢測(cè)技術(shù)憑借范圍廣，方向準(zhǔn)確，穿透力大，定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)備受青睞。在工作人員采用超聲波無損檢測(cè)技術(shù)的過程中，不會(huì)對(duì)工作人員本身的人身安全造成威脅，也不會(huì)損害被檢測(cè)對(duì)象的使用性能[3]。而且，超聲波無損檢測(cè)技術(shù)還具有全面性。工作人員運(yùn)用超聲波無損檢測(cè)技術(shù)不僅可以了解被檢測(cè)對(duì)象的使用性能，還可以充分掌握被檢測(cè)對(duì)象的原材料和具體制作工藝。但是，超聲波無損檢測(cè)技術(shù)也存在許多不足。工作人員在采用超聲波無損檢測(cè)技術(shù)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果重復(fù)的狀況。

2 無縫鋼管質(zhì)量檢測(cè)中運(yùn)用的超聲波檢測(cè)技術(shù)

2.1 超聲波探傷

在新時(shí)代的背景下，自動(dòng)超聲波探傷設(shè)備已經(jīng)具備了對(duì)無縫鋼管質(zhì)量問題的檢測(cè)功能。通過超聲波探傷設(shè)備，可以對(duì)被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行橫向與縱向缺陷檢測(cè)。在縱向缺陷的檢測(cè)過程中，設(shè)備的類型并不會(huì)影響最終檢測(cè)結(jié)果，不論是進(jìn)口設(shè)備還是國(guó)產(chǎn)設(shè)備。而橫向缺陷的檢測(cè)與縱向缺陷的檢測(cè)存在差別[4]。在橫向缺陷的檢測(cè)過程中，采用進(jìn)口設(shè)備檢測(cè)可以得到更準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。自動(dòng)超聲波探傷設(shè)備的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)主要包括：ISO9035、GB/T577 以及ISO9303。超聲波探傷技術(shù)的應(yīng)用可以與無縫鋼管的制作工藝相結(jié)合，要求嚴(yán)格情況下檢測(cè)斜傷。在采用超聲波探傷技術(shù)的過程中，工作人員需要將用戶的需求以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合起來，根據(jù)具體情況運(yùn)用超聲波探傷設(shè)備[5]。超聲波探傷設(shè)備具有多種設(shè)備模式，設(shè)備的合理運(yùn)用可以提高超聲波的探傷水平，提高無縫鋼管質(zhì)量檢測(cè)的工作效率。

2.1.1 超聲波探傷設(shè)備

相關(guān)調(diào)查顯示，目前有幾種設(shè)備模式在行業(yè)的發(fā)展中得到廣泛應(yīng)用。

1）旋轉(zhuǎn)水腔式。旋轉(zhuǎn)水腔式是根據(jù)超聲波探頭在密閉的水腔環(huán)境中進(jìn)行迅速旋轉(zhuǎn)，并且使無縫鋼管快速?gòu)乃恢写┻^，完成探傷操作。旋轉(zhuǎn)水槍式設(shè)備的探傷速度快，可以滿足企業(yè)對(duì)無縫鋼管的質(zhì)量檢測(cè)需求。旋轉(zhuǎn)水腔式的使用，要求無縫鋼管盡量同心穿過水腔中心，而導(dǎo)筒需要安裝在水腔的兩端，保證在探傷的過程中無縫鋼管的中心線與導(dǎo)筒的中心線在同一條線上。而旋轉(zhuǎn)水腔式設(shè)備的運(yùn)用不受探傷速度的限制，換言之，它可以在任何高速的情況下進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，速度不會(huì)對(duì)設(shè)備的應(yīng)用造成影響。而且，旋轉(zhuǎn)水腔式探傷設(shè)備可以在比較小的空間范圍內(nèi)安裝更多的探頭[6]。

2）局部水浸式。局部水浸式探傷設(shè)備顧名思義是指將探傷設(shè)備的探頭安裝在被檢測(cè)的無縫鋼管的盒子中，將盒子中裝滿水，讓處于前進(jìn)狀態(tài)的鋼管與水面相互接觸，進(jìn)而獲得被檢測(cè)鋼管的具體情況。局部水浸式探傷設(shè)備可以在中等直徑的鋼管中發(fā)揮作用[7]。如果被檢測(cè)鋼管的檢測(cè)速度慢，工作人員可以通過增加探傷設(shè)備探頭的數(shù)量，加快探傷設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。采用局部水浸式探傷設(shè)備可以提高探傷工作的靈活性，避免水資源的浪費(fèi)，水體密封工作到位可以減少對(duì)被檢測(cè)鋼管的損壞。

3）接觸式。接觸式探傷設(shè)備是指探頭直接與被檢測(cè)鋼管接觸，并且讓探頭直接與極薄水面進(jìn)行結(jié)合，接觸式探傷設(shè)備在直徑大的無縫鋼管中發(fā)揮積極作用。在多種超聲波探傷設(shè)備中，不同的探傷設(shè)備適用條件不同。例如，接觸式探傷設(shè)備具有比較小的探傷盲區(qū)，除接觸式之外的探傷設(shè)備的探傷盲區(qū)均不大于200 mm。而在無縫鋼管的質(zhì)量檢測(cè)工作中，不允許存在檢測(cè)盲區(qū)。檢測(cè)盲區(qū)的出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量檢測(cè)工作無法達(dá)到檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，為提高無縫鋼管的質(zhì)量，工作人員需要在運(yùn)用超聲波檢測(cè)技術(shù)的過程中綜合運(yùn)用多種檢測(cè)方法，并且在其中選擇最合適的檢測(cè)方法進(jìn)行無縫鋼管的質(zhì)量檢測(cè)工作，為無縫鋼管的質(zhì)量提供保障[8]。超聲波檢測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確性比較高，無法用其他檢測(cè)技術(shù)替代，故在無縫鋼管的質(zhì)量檢測(cè)工作中采用超聲波檢測(cè)技術(shù)的主要原因在于可靠性高。在檢測(cè)過程中，通過利用超聲波探傷設(shè)備，根據(jù)橫波反射法檢測(cè)處于移動(dòng)狀態(tài)下的無縫鋼管與超聲波探頭，即用干擾源干擾超聲波，讓它在傳播過程中收集相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)超聲波出現(xiàn)反復(fù)反射或者折射情況時(shí)，就表明無縫鋼管存在缺陷。工作人員在無縫鋼管出現(xiàn)缺陷時(shí)，需要采用脈沖反射法進(jìn)行檢測(cè)。如果脈沖在無縫鋼管的不同位置出現(xiàn)了反射情況，那么工作人員就可以獲得各種數(shù)據(jù)，例如缺陷位置。在無縫鋼管的質(zhì)量檢測(cè)過程中，脈沖反射法是一種常見的方法。

2.1.2 超聲波探傷方法

超聲波探傷方法主要分為5 種：

1）超聲波檢測(cè)。超聲波檢測(cè)是指利用超聲波技術(shù)對(duì)無縫鋼管的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。超聲波檢測(cè)方法的運(yùn)用成本比較低，且檢測(cè)速度快，極大滿足了部分企業(yè)對(duì)無縫鋼管的生產(chǎn)要求。企業(yè)通過采用超聲波檢測(cè)方法可以節(jié)約經(jīng)營(yíng)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益，便于企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。但是，超聲波檢測(cè)方法也存在局限性。例如，超聲波檢測(cè)方法必須依靠介質(zhì)，無法自由在真空中傳播。

2）磁粉無損檢測(cè)。磁粉無損檢測(cè)是指工作人員需要對(duì)被檢測(cè)鋼管內(nèi)部施加磁場(chǎng)，然后在被檢測(cè)鋼管的表面撒上磁粉，觀察磁粉的變化情況進(jìn)而對(duì)被檢測(cè)鋼管的問題進(jìn)行具體分析的過程。磁粉無損檢測(cè)方法的運(yùn)用成本比較低，但是該方法對(duì)被檢測(cè)對(duì)象的要求比較高。被檢測(cè)對(duì)象需要具有鐵磁性。不僅如此，磁粉無損檢測(cè)方法相對(duì)于超聲波檢測(cè)方法而言，檢測(cè)范圍比較小，而且在某種情況下會(huì)對(duì)人體安全造成威脅。

3）射線無損檢測(cè)。射線無損檢測(cè)主要依靠X 射線穿透被檢測(cè)鋼管，并且與鋼管內(nèi)部的某些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。射線無損檢測(cè)方法可以在被檢測(cè)鋼管的內(nèi)部進(jìn)行深度檢測(cè)，檢測(cè)成像比較快[9]。但是，射線無損檢測(cè)方法要求被檢測(cè)鋼管具有密度差，被檢測(cè)對(duì)象的密度差會(huì)對(duì)最后的檢測(cè)結(jié)果造成一定的影響，而且射線無損檢測(cè)方法的運(yùn)用成本比較高，不利于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4）渦流無損檢測(cè)。渦流無損檢測(cè)是指使被檢測(cè)的導(dǎo)電材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生渦流電，使用探測(cè)線圈查看渦流電的實(shí)際變化情況，進(jìn)而對(duì)被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行分析。渦流無損檢測(cè)比較靈活，而且檢測(cè)速度快，不需要依靠介質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。但是，渦流無損檢測(cè)方法的檢測(cè)材料需要具備導(dǎo)電性，適應(yīng)條件存在局限性。

5）滲透檢測(cè)。滲透檢測(cè)以液體與固體顏料的相互作用為基礎(chǔ)，從而對(duì)被檢測(cè)材料的缺陷進(jìn)行判斷。滲透檢測(cè)最大的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)檢測(cè)材料的要求比較低，但是滲透檢測(cè)無法對(duì)檢測(cè)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與判斷。

2.2 超聲波測(cè)厚

在一般情況下，超聲波測(cè)厚技術(shù)與超聲波探傷技術(shù)具有相似性，主要表現(xiàn)為超聲波測(cè)厚設(shè)備與超聲波探傷設(shè)備大體上相同，超聲波測(cè)厚技術(shù)使用效果受多重因素的影響。例如，檢測(cè)對(duì)象的表面過于粗糙，無法接收到有效信號(hào)，影響超聲波檢測(cè)數(shù)據(jù)，無法確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性等。在無縫鋼管的質(zhì)量檢測(cè)中，超聲波測(cè)厚設(shè)備有旋轉(zhuǎn)水腔式、局部水浸式以及接觸式。過去的無縫鋼管質(zhì)量檢測(cè)方法無法滿足現(xiàn)今無縫鋼管對(duì)測(cè)厚精度的要求，無縫鋼管的質(zhì)量檢測(cè)對(duì)測(cè)厚精度要求較高，只有通過采用超聲波測(cè)厚技術(shù)才可以滿足無縫鋼管對(duì)測(cè)厚精度的需求。然而，工作人員在運(yùn)用超聲波測(cè)厚技術(shù)的過程中，無縫鋼管的測(cè)厚精度受多種因素的干擾，其中機(jī)械設(shè)備對(duì)測(cè)厚精度的影響最大。在對(duì)樣管進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要注意結(jié)合無縫鋼管的外徑配合適宜的探頭，保證測(cè)量效果與精度。表1 為探頭的規(guī)格配置。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的提高，研發(fā)人員加大對(duì)超聲波探測(cè)技術(shù)的研發(fā)力度，超聲波檢測(cè)技術(shù)也有了進(jìn)步。現(xiàn)今的超聲波技術(shù)具有自動(dòng)追蹤功能，可提高超聲波測(cè)厚水平。在新時(shí)代的背景之下，無縫鋼管的質(zhì)量檢測(cè)工作中的分層缺陷檢測(cè)發(fā)揮了越來越重要的作用。當(dāng)無縫鋼管出現(xiàn)分層缺陷之后，鋼管質(zhì)量無法達(dá)到鋼管使用標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)會(huì)損失大量的經(jīng)濟(jì)利益，因此解決分層缺陷問題至關(guān)重要。分層缺陷問題主要出現(xiàn)在鋼管表面的厚壁處，但是隨著超聲波檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用，分層缺陷問題可以及時(shí)被檢測(cè)出來，工作人員可以根據(jù)具體情況采取應(yīng)對(duì)方法，加強(qiáng)對(duì)無縫鋼管質(zhì)量的檢測(cè)。而且在超聲波測(cè)厚技術(shù)的應(yīng)用過程中，檢測(cè)分層工作與測(cè)厚工作需要使用相同的超聲波探頭。由于鋼管薄壁管的厚度不足鋼管壁厚的1/4，所以在測(cè)厚工作中應(yīng)該在一波與二波之間設(shè)置閥門，避免在測(cè)厚工作中出現(xiàn)誤差進(jìn)而影響鋼管的質(zhì)量。

表1 探頭列表Table 1 List of probes

2.3 超聲波測(cè)徑

超聲波測(cè)徑工作的程序比較簡(jiǎn)單。在測(cè)徑工作中，工作人員可以將兩個(gè)不同的超聲波探頭對(duì)稱分布，兩個(gè)探頭之間需要保持一定的距離，探頭與鋼管之間的距離需要通過測(cè)量獲得，無縫鋼管的外徑可以通過公式得出。

3 結(jié)束語

開展無縫鋼管的質(zhì)量檢測(cè)工作有利于無縫鋼管行業(yè)的發(fā)展，而超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用為無縫鋼管的質(zhì)量檢測(cè)工作提供了技術(shù)支持，所以只有不斷提升超聲波探測(cè)技術(shù)，才能提高質(zhì)量檢測(cè)的工作效率。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步讓超聲波檢測(cè)技術(shù)在眾多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，由此可以看出，超聲波檢測(cè)技術(shù)在許多行業(yè)的發(fā)展過程中也占據(jù)了重要地位。