• 超声无损检测技术在钢管领域应用的发展趋势

    发布日期:2016-10-26

    1)超声相控阵技术为钢管无损检测带来了新的机遇

    超声相控阵是由预先确定的时延脉冲激励一组压电晶片阵元形成的,用以控制声束扫描感兴趣的区域。接收反射波,则按   规则和时序接收各个阵元的回波信号,经过合成显示出回波携带的信息。与传统的换能器相比,相控阵具有检测速度高、检测分辨率高、无需快速的机械运动控制、   加灵活的数据处理能力。相控阵是70年代后,医学界迫切希望超声检测能实时显示B扫描图像,并能检测运动物体的背景下发展起来的。时隔20多年,如今超声相控阵技术已经渗透到工业无损检测技术的重要领域。如核工业、焊缝检测、复合材料检测、压力容器、   管道焊缝、输油管道焊缝的检测。在17届世界无损检测大会上,世界无损检测巨头都展示了管道相控阵检测技术的   新研究成果。这意味着相控阵技术即将   着超声无损检测向着高速、高分辨率的方向进军。同时,动态聚焦相控阵系统和相控阵的数字成像系统相继问世,这无疑是给无缝钢管在线实时检测带来了机遇。

    2)非液浸式超声无损检测技术将成为新宠

    到目前为止,超声无损检测技术一般都要依赖于耦合剂将超声波传播到待检试件中,工业在线全自动无缝钢管超声检测系统,无论是探头旋转式,还是探头固定式系统,一般都采用水作为耦合剂。然而,水作为超声良好的耦合剂,但同时也是电信号的良导体和钢铁生锈的关键因素。为此,整个超声检测系统为了防止超声检测回波信号受较大干扰,在设计过程中   慎重考虑水循环系统对检测的影响;为了防止钢管生锈,还   安排烘干工位,确保已检钢管不至于迅速生锈。如果希望超声能用于检测处于高温态的钢管,水浸式超声检测系统方案显然是行不通的。近年来,一些非液浸式超声检测技术开始在工业中得到重视。

    ①激光超声检测技术

    现阶段工业中使用   多的超声换能器一般采用压电陶瓷制成。这种材料虽然可以承受   的居里温度,如PZT可以承受350-6000C,超过此温度该材料就会失去铁电性,因此依靠常规超声换能器很难满足高温且禁止使用水的工业场合。激光超声是由激光脉冲发射到被测对象上激发出的超声波。与传统超声检测相比,激光超声具有无须耦合剂、极强的抗干扰能力、易于实现远距离收发、分辨率高、可应用于高温高压等恶劣环境等特点。正是激光超声具有这些优势,使得激光超声在热轧无缝钢管生产线、核工业、材料定征等领域得到了成功的应用。

    ②电磁超声检测技术

    在金属试件表面布置线圈,并通以交流电,线圈将产生交变磁场,金属表面随即感应出涡流。电流在磁场中受到洛伦兹力作用,金属在交变应力作用下就会产生应力波,当频率超过20KHz,就形成了超声波。从电磁超声产生的机理可以看出,该种检测方法也是一种非接触式超声检测,也无需任何耦合剂。与非聚焦超声纵波测厚相比,电磁超声激发出的横波由于声速较纵波声速小,可用于测量厚度较薄的金属试件,且精度   高。在冶金工业,电磁超声已成功应用于无缝钢管的壁厚检测。

    ③空气耦合的超声检测技术

    实际生产过程中,很多场合都不希望超声检测带有耦合剂,尤其是水。除了激光超声发生器和电磁超声换能器(EMAT),空气耦合超声检测技术的研究已经多年,近年来逐渐得到重视,尤其是在材料无损检测领域。但是,超声波在空气中的衰减非常厉害,早期的研究由于缺乏合适的换能器,主要集中在低频超声和导波检测技术,如今随着换能器设计制造技术的突破,空气耦合超声检测得到迅速发展。适于野外使用的120KHz便携式空气耦合超声探伤仪已投入使用,   QMI公司已研制出商品化的空气耦合超声探伤仪;意大利空军已将空气耦合技术成功用于复合材料的检测。虽然空气耦合技术在近几年来取得了突破性进展,但是离在线检测目标似乎还有很长一段路要走。

    3)组合式检测使无损检测技术   趋   

    任何一种无损检测技术都只能检测材料中某些特定的缺陷。如超声检测对钢管的裂纹、直道、夹杂等缺陷比较敏感,而涡流检测技术则对钢管近表面缺陷比较敏感,对于内部或者靠近内壁缺陷则无法检测。因此,如果试图检测钢管内可能存在的全部缺陷,单靠一种无损检测技术,到目前为止还是相当困难的。为了能检测出无缝钢管中的所有缺陷,采用组合无损检测技术就是一种重要的手段。

    在油管检测过程中,典型的组合是漏磁和超声组合,实现纵、横缺陷检测及测厚功能,   的Tuboscope公司Amalog,Sonoscope,RotaryWall组合成完整的油管在线检测设备;对于高压输送管道、某些化工用管一般采用涡流、超声组合进行检测,如Olympus的RBIS系列组合检测系统。可以说,组合式无损检测技术是提高无损检测技术可靠性的重要途径之一。

    4)超声定量无损评价技术成为钢管行业应用的热点

    超声无损检测技术发展至今主要经历了三个阶段:超声无损探伤(UNDI),超声无损检测(UNDT)、超声无损评价(UNDE)。在第十五届罗马世界无损检测大会上确定了无损检测即将向着无损评价方向迈进。超声检测技术作为无损检测的重要分支,也必将迈入定量分析评价的道路。无损评价具有综合性、预见性、实证性、导向性、客观公正性等特点。利用超声无损评价可以检测无缝钢管的:(a)微裂纹、微夹杂、微空隙;(b)钢级、密度、强度;(c)弹性模量;(d)预计使用寿命等。因此,将超声无损评价引入无缝钢管的检测,必将使钢管的检测   加   、客观,在产品质量保证上将大大提升置信度,为工艺的改进提供详细的参照。

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    碳钢管帽
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