螺旋缝埋弧焊钢管常见缺陷分析

螺旋缝埋弧焊钢管常见缺陷分析

螺旋式弧形焊接管是我国长距离输送石油天然气的主要管道。输送压力高，施工条件差，品质要求高。为保证油品输送过程中的安全,必须对SSAW钢管质量严格把关。无损检测是保证钢管质量的有效手段,精确高效的检测能消除安全隐患。1焊接管的一般缺陷及其识别原理1.1焊缝缺陷检测所有埋弧焊钢管的缺陷即为埋弧焊缝中的缺陷和钢板中的缺陷。焊缝中常见缺陷有纵向裂纹(如图1-1)、横向裂纹(如图1-2)、单个气孔、密集气孔、夹渣、夹杂、未焊透、未熔合等,钢板中常见缺陷有分层、折叠、重皮、结疤、压坑等。1.2超声检测缺陷超声检测方法按原理分类,可分为脉冲反射法、衍射时差法、穿透法和共振法。脉冲反射法的基本原理是:将具有一定持续时间和一定频率间隔的超声脉冲发射到被检工件,当超声波在工件内遇到缺陷时,就会发生反射,根据反射信号的大小及在显示器上的位置可以判断出缺陷的大小及深度。脉冲反射法包括缺陷回波法、底波高度法、多次底波法。根据入射波的波形不同,可分为横波、纵波、表面波及兰姆波四种探伤方法。管材一般使用横波法检测,横波法可以发现与检测面有一定倾角的裂纹。1.3钢管缺陷检测超声波探伤中,螺旋焊管一般为大口径焊管。大口径管曲率半径较大,探头与管壁耦合较好,通常采用接触法探伤。钢管裂纹型缺陷采用超声横波法进行检测,根据缺陷回波显示位置和幅度评定缺陷位置和大小。超声横波在管材传播过程中遇到缺陷端面和端角会反射回来,通过探头接收该端面和端角回波来探测缺陷。1.3.1折射角的影响探测纵向裂纹时,为使声波在缺陷处反射最大,声波应沿钢管的圆周方向传播,探头沿圆周方向移动,并作正反两个方向的全面扫查。由于折射角β的不同,在钢管中有三种折射情况,如图1-3。由图看出,β越小越能探测靠近内壁的纵向缺陷;β越大,越能探测靠近外壁的纵向缺陷。β的选择,应能同时探测内外壁缺陷。a-声线与内壁相交;b-与壁相切;c-声线不与内壁相交。1.3.2轴向探伤的运动对于与管轴垂直的径向缺陷,常用单斜探头进行轴向探伤。图3-6为单斜探头探伤,这时声束在内壁的反射波更进一步发散,声能损失大,因此外壁缺陷灵敏度较低,探伤时要注意这一点。2错误定位和定量2.1缺陷扫描频率的计算横波斜探头检测时只要知道了折射角β(或K值),再从示波屏上得出声程S、水平距离L或缺陷距探测面的深度d的值,即可定出缺陷的位置。从而有了按声程、水平距离或深度调整扫描线的三种方法,因此缺陷定位也相应地有了三种情况。按声程调节扫描速度时,首先在示波屏上读出缺陷波前沿的水平刻度值τf,根据Sf=nτf算出缺陷的声程值Sf(如图2-1所示),其中a为一次波,b为二次波。如果忽略横孔直径,缺陷的水平距离Lf和深度df分别为:按水平调节扫描速度时,首先在示波屏上读出缺陷波前沿的水平刻度值τf,根据式(2-4)算出缺陷的水平距离值lf。然后由式(2-5)或(2-6)算出缺陷的深度df。按深度调节扫描速度时,首先在示波屏上读出缺陷波前沿的水平刻度值τf,根据df=nτf算出缺陷的深度df,由下式算出缺陷的水平距离值lf。采用横波斜探头检测圆柱曲面时,如果沿轴向检测,则缺陷定位由以上方法可以得出。如果沿周向检测,则缺陷定位要分外圆和内壁检测两种情况。外圆周向检测圆柱曲面时,缺陷的定位由深度H和弧长L来确定(如图2-2所示)。图中d表示平面工件中缺陷深度,BC为平面工件中缺陷水平距离。AO为钢管外径R,内(8)壁周向检测圆柱曲面时,缺陷的定位由深度h和弧长来确定(如图2-3)。2.2波压规律基本符合理论回波声压公式(1)当量计算法用普通探头检测时,对小于声束直径的缺陷,根据超声波检测中测得的缺陷回波与底波的分贝差值,用与规则形状反射体回波高度相等时规则形状反射体的尺寸表示被评定缺陷的“当量尺寸”,利用各种规则反射体的理论回波声压公式计算,求出缺陷当量尺寸。应用当量计算法对缺陷定量不需要任何试块。是目前广泛应用的一种当量法。实际应用中利用平底孔作为规则反射体较多。当x≥3N时,规则反射体的回波声压变化规律基本符合理论回波声压公式。当下面以纵波探作伤为例来进行计算。考虑材质衰减,平底孔和大平底面的回波声压公式为:考虑材质衰减,不同距离处的大平底与平底孔回波分贝差为:式中:ΔBf——底波与缺陷波的dB差;xf——缺陷至探测面的距离;xB——底面至探测面的距离;Df——缺陷的当量平底孔直径;——波长;——材质衰减系数(单程)。计算缺陷的当量尺寸:式中:dj——基准平底孔直径;xj——基准平底孔埋深;x——缺陷埋深;α——衰减系数。(2)半波高度法(6dB法):由于波高降低6dB后正好为原来的一半,因此6dB法又称半波高度法。6dB法具体做法是:移动探头找到缺陷的最大反射波后,调节衰减器,使缺陷波高降至基准波高。然后用衰减器将仪器灵敏度提高6dB,沿缺陷方向移动探头,当缺陷波降至基准波高时,探头中心线之间距离就是缺陷的指示长度(如图2-4)。对输送管进行周向探伤时,探头的移动不再是缺陷的指示长度了,这时要按几何关系来确定缺陷的指示长度,如图3-15所示。外圆周向探伤测长时,缺陷的指示长度Lf为:式中:L——探头移动的外圆弧长;R——圆柱体外半径;xf——缺陷的声程。内孔周向探伤测长时,缺陷的指示长度Lf为:式中:L——探头移动的内圆弧长;r——圆柱体内半径;xf——缺陷的声程。有赖于实践、认识、再实践、再认识的一个经验积累的过程。3缺陷检测方法规范针对螺旋缝埋弧焊钢管进行了脉冲反射法的检测研究。首先,对被检缺陷进行归类,目的是对不同方向的缺陷选择合适的检测方