无缝钢管分层缺陷及鉴定研究

王世明

（衡阳华菱钢管有限公司，湖南 衡阳 421001）

无缝钢管属于有着中空截面地钢材，因其优势已经被广泛地运用在各行业的管道制作当中，包括原油、成品油以及天然气等管道的建设工程当中。而在实际的生产工作中，因生产工艺或是工况等因素，导致无缝钢管出现裂纹、气孔以及分层等缺陷问题。当前在无缝钢管的缺陷鉴定中，所运用的鉴定方法有很多，一般包括常规的超声鉴定方法、磁粉鉴定方法、渗透鉴定方法以及涡流鉴定方法等。而对于这些鉴定方法都是监控无缝钢管质量的最为关键且有效地形式。

1 无缝钢管的分层缺陷分析

对于无缝钢管中存在的分层缺陷，其主要就是在平行在金属表面上的内部层存在分离表现。而从实际角度进行分析，主要就是钢管壁厚有异常的物质夹杂在其中，而如果在无缝钢管中存在分层缺陷，那么其带来的危害就包括以下几点内容：首先，其会使得分层位置的无缝钢管的承受载荷厚度变的比较薄，这样会对材料的塑性以及韧性带来影响，甚至会对其疲劳性能以及耐腐蚀的性能带来严重影响，不利于其在实际工作中发挥自身的优势。其次，其分层缺陷边缘会呈现尖锐的状态，这样就将会引发应力集中的现象。而且对于应力的作用是较为敏感的，尤其是在交变载荷的作用之下，比较容易出现应力疲劳裂纹的现象，对无缝钢管的正常使用都会带来较大影响。再次，对于在含有湿硫化氧地液化石油气以及高温、高压的临氧介质等工况之下，对于最靠近在内表面地分层缺陷很容易会引发鼓包或是裂纹等危险和缺陷问题，对于实际工作的开展会带来一定影响。最后，如果分层的缺陷是在无缝钢管的两端坡口位置，加之焊接工作未能对坡口的质量进行有效地控制与管理，那么将会对焊接的接头质量带来一定影响，不利于后期工作有效开展[1-3]。

2 无缝钢管的分层缺陷鉴定分析

对于我国的钢管生产厂家，都是以承压无缝与焊接钢管的分层缺陷超声检测为标准，有效对无缝钢管存在的分层缺陷开展鉴定工作。对于该标准，是比较适合运用在公称外径＞30mm钢管鉴定中。而且其中也要求在开展钢管的分层缺陷鉴定中的方法应运用A型脉冲式的超声检测技术为主，也就是常规的超声检测方法，其超声波束地发射的方向要处于垂直在钢管的表面之上。而且在标准中也对其设备的校准中的校验、试样加工制作以及验收等级等相应内容有较为严格的规定与要求。

对于其标准中要求的鉴定灵敏度的校准形式包括两种形式，其中就有在首次底面的回波中的满波幅下方在10dB位置处要安装相应的报警电平。而另一种就是通过对比试样当中的四槽回波的信号中满波幅来视为报警电平。而在实际的检测中，如果其中存在任何的高于报警电平地回波信号出现，都可以确定其是可疑的钢管。对于这些可疑钢管的具有处理形式，主要就包括切除掉可疑的区域，也可以运用对可疑的区域运用常规的超声检测的形式来开展手动或是自动、半自动的扫查工作，这样就能更为准确的明确具体地分层缺陷的范围。而如果是单一的缺陷面积或是缺陷的总面积是符合标准的要求时，那么其可疑钢管将会判定成合格，相反就是不合格的。

对于当前我国的无缝钢管的分层缺陷鉴定工作中，主要形式就是运用简单的缺陷回波以及底面回波、人工缺陷回波幅值比较等形式为主，通过对分层缺陷中的角度情况、壁厚情况等进行有效地考量和分析。而且对可疑的钢管开展处理的形式也相对较为简单化，主要以直接切除该可疑的区域，这样会带来材料浪费问题，也会增加实际的成本；也会针对可疑的区域进行再次手动或是自动半自动的常规超声检测，这样的形式会降低整体的生产效率，而且也会导致劳动的强度变大，不利于各项工作有效开展。

3 无缝钢管的分层缺陷鉴定策略分析

（1）有效运用相控阵超声检测技术开展相应工作。相控阵超声检测属于一种将常规超声技术和计算机技术进行有效融合后的新型无损的检测技术形式。这一核心技术主要就是运用计算机来对相控阵超声的探头进行控制，通过将其具有的多个相互的且独立地压电晶片进行运作，让其可以根据一定地延迟时间来激发与接收相应的超声波，由此能够更好地达到转变聚焦特性以及声束偏转和声束位移等相控的效果，整体工作的效果相对较好。其和常规的超声技术进行对比，其主要特点就在于相控阵超声波的扫查覆盖的范围非常的大，检测的速度比较快，而且工作效率相对较高；在检测中其结果较为直观化，能够实时的展示出相应的内容，而且其结果是能够进行存储的；在聚焦区域的声场强度是与常规的超声要高的；对于缺陷的定位与定量有较小的误差，而且检测的灵敏度是相对较高的，在无缝钢管的分层缺陷鉴定中是最为有效的方法。

（2）将相控阵超声检测技术运用在无缝钢管的分层缺陷鉴定中优势表现。在实际的无缝钢管分层缺陷鉴定工作中，应有效地运用相控阵超声检测技术形式，由此更好地提升整体工作效率以及工作质量，为尽快明确无缝钢管的分层缺陷情况提供保障，由此为各项工作有效开展奠定坚实基础。而且在实际应用中有以下几点优势：首先，该技术是以控制晶片阵列当中的各晶片中延迟来实现激发以及接收超声波的效果，其能够获得多角度地聚焦声束，且一定范围内的动态属于可调的，整体效果相对较好。而这一点就会让那些有较高声场能量地区域可以有效地覆盖那些可能会存在缺陷的位置，进而更好地提升整体的分辨力，减少信噪比，更能进一步增强了缺陷检验出来的效率。其次，可以更好地满足声束偏转，也能进一步增强和检测面具有角度地缺陷检出的效率。最后，有很多的显示形式，能够有效地运用色差不同地像素点实现集合，进而展示出其中的缺陷水平的位置、高度以及埋藏的深度和形貌特征等信息，由此能够更为有效地方便检测人员对缺陷进行危害性的判定。

（3）鉴定实践案例分析。针对某炼油厂的焦化装置中的某一换热器进料口的管线类别是GC2，其管内主要输送的就是油气，而操作的压力主要在0.1MPA，温度都控制在100℃，所运用到的无缝钢管的规格是直径为219毫米，壁厚为7毫米，而材料是20钢。针对该管线开展超声测厚工作中，存在多处测厚值有异常的表现，其最小测厚值是2.8毫米，其相关工作人员认为在无缝钢管中的内表面出现了严重地腐蚀点，因此开展停工更换管线的相应工作。

针对该管线的工况、超声测厚的情况开展有效地分析与研究，可能在其运用的无缝钢管中存在一定的分层缺陷问题，因此会带来超声测厚的数据异常现象。其实际的检测人员通过运用相控阵超声检测的技术对其开展了缺陷的复验工作，确定其管线没有严重的腐蚀点现象，而导致超声测厚的数据出现异常的原因是由于存在分层缺陷问题所带来的问题。这一点有效地避免了石化装置非正常停工而带来经济损失问题的出现，对相应工作有效开展能够提供一定基础。所以在实际检测中，应对针对超声测厚的数据异常集中的区域为重点，通过对这一部分的进料口管线运用相控阵超声检测技术开展缺陷复验工作，并运用列线扫查的形式开展相应工作。其检测的结果就是在该管线的检测中发现多处的分层类缺陷现象，其壁厚方向在7毫米处的内壁回波信号是清晰完好的，并无严重减薄的现象。而对于缺陷的表面实际呈现一定夹角倾斜表现的，如果运用超声测厚的形式和常规的超声检测形式开展工作，那么极易会带来漏检的现象。而通过运用计算机技术能够对所获得的数据进行处理和分析，从而制定更为有效地分层缺陷处理对策。

4 结语

对于无缝钢管的分层缺陷问题是会对无缝钢管的承受载荷能力带来严重影响的重要部分，针对其进行有效地鉴定，是对分层缺陷问题进行有效解决和改善的重要过程，通过在无缝钢管分层缺陷鉴定中运用相控阵超声检测技术，不仅能够提升整体鉴定的效率以及准确性，也能为整体工作效率的提升奠定坚实基础，对各项工作有效开展也有一定意义和帮助。