热轧无缝钢管质量缺陷与检测方法探讨

赵培得 杨永峰 邵涛

西安三环科技开发总公司 陕西西安 710075

1 热轧无缝钢管的质量缺点及缺陷分析

介绍我国热轧无缝钢管质量缺陷的主要技术资料是由原冶金工业部信息标准研究院钢铁标准化办公室1990年编制的《钢铁产品标准化工作手册》。本书详细介绍了热轧无缝钢管的19种缺陷，分别是：裂纹（裂纹）、发纹、内折、外折、轧制折、轧制折、直内折、直道、分离层、结疤（含翘曲皮）、凹坑（凹陷）、凹坑（凸起）、凸出（凸起）、麻点（麻点）、凹凸，划痕、内螺旋、绿线和毛刺。目前，上述19个缺陷有很多变化。一是从1999年大规模修订《热轧无缝钢管国家标准》（以下简称国标）开始，消除了“发际线”缺陷。第二个“毛刺”不再列为单一缺陷，但当产品标准谈到末端形状时，有书面要求“应去除切口的毛刺”。

2 热轧无缝钢管的用途类型

《建筑无缝钢管》（GBT8162-1999）。主要在于普通构造和机械结构中使用。代表材料：碳钢、20、45钢；合金钢Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo 等[1]。

（1）《流体输送用无缝钢管》（GBT8163-1999）。主要在与工程及比较大型设备上输送流体的管道。代表材料有20、Q345等。

（2）《中低压锅炉用无缝钢管》（GB3087-1999）是用于建造各类过热的蒸汽管道、中低压锅炉用沸水管道、大烟管道、小烟管道好的碳素构造钢热轧、冷拔（轧）无缝钢管。机车锅炉所应用的热蒸汽管及拱砖管。代表材料为10号钢和20号钢。

（3）《高压锅炉用无缝钢管》（GB5310-1995）是应用于高压管及上水的管锅炉受热面优质性碳钢、合金钢和不锈钢耐热钢无缝钢管。代表性材料有20g、12Cr1MoVG、15CrMoG等。

（4）《石油裂化用无缝钢管》（GB9948-1988）。应用于石油冶炼厂的锅炉、换热器及流体型管道。其代表材料有20、12Cr-Mo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。

（5）《地质钻探用钢管》（YB235-70）是应用于地质部门钻取岩芯的钢管。其具体用途可分为钻杆、钻铤、芯管、套管和沉降管。

3 热轧无缝钢管的主要检测几种方法

3.1 无损常规检测

（1）超声波检测法。采用电磁感应法，并在实际应用的基础上形成了一种新的检测方法——超声波检测法。在检测阶段，第一名工作人员应在管道中激发一束超声波，这将有效地在管道中传播。如果管外有问题，超声波会反射并出现异常现象。对于钢管中超声波的变化，通过对探伤仪获取的信息进行科学处理，可以获得更多的信息。该方法可用于检测钢管中的多种问题，具有很强的灵敏度。对于质量较好的钢管，一般采用这种方法，主要是因为速度太慢，不适合快速生产企业[2]。

（2）涡流探伤。采用涡流检测方法，在管道末端会形成一定长度的检测盲区，约0．2m，产生这种现象的原因是检测方法本身具有一定的局限性。普通涡流检测设备根据检测探头的不同分为点探头和通探头两种。在检测过程中，探针的前向方式主要是螺旋式，检测时间长，检测效率低。通孔探头结构简单，能快速检测管道的裂纹、凹陷和外部褶皱，具有较高的灵敏度。这种方法是管道检测中常用的方法。

（3）漏磁检测方法。首先，被测管道应磁化。待测管道磁化后，其表面会产生漏磁场。这种利用漏磁原理检测钢管的方法称为漏磁检测法。磁粉探伤和磁场测量是漏磁检测中应用最广泛的两种方法。由于磁场测量是利用传感器获取漏磁场的信息，这种方法非常适合于在短时间内对大量钢管进行自动探伤。

3.2 热轧无缝钢管联合无损自动探伤

传统的无损检测只能检测钢管的某些特定缺陷，而不能检测钢管的所有内部缺陷。针对这一现象，有学者提出将多种检测方法结合起来检测钢管缺陷。经过一系列的实践，发现涡流探伤与漏磁探伤相结合，可以全面检测钢管的主要缺陷。这种组合检测方法能够满足钢管的使用标准，满足大多数用户的需要。漏磁检测法能准确检测钢管的纵向缺陷，传感器可根据实际检测速度进行调整，以满足装配线上检测性能的要求。该检测方法与涡流检测方法在检测速度上无冲突。

3.3 利用ANSYS进行漏磁检测

ANSYS软件在钢管检验中的应用，不仅节省了时间和人力，而且提高了检验质量。ANSYS软件是一种集结构、电场、流体、声场、磁场分析于一体的多功能有限元分析软件，具有交互式菜单环境。在漏磁检测方法中，重点是钢管缺陷附近的漏磁。利用ANSYS有限元分析软件中的电磁计算方法，建立了钢管漏磁检测的有限元分析模型。经过三维有限元分析，缺陷处漏磁信号与实际测量信号基本一致。应用ANSYS有限元分析软件可以使无缝钢管缺陷的检测更加全面和准确，从而提高漏磁检测的质量[3]。软件分析过程分为三个步骤：（1）在软件的预处理模块中，利用实体建模和网格生成工具建立有限元模型。（2）由分析计算模块完成求解。（3）计算结果由软件后处理模块以图表和曲线的形式显示。

4 结语

近年来，随着我国钢管行业的不断发展，对一套统一的缺陷条款的要求越来越重要。产品质量缺陷是衡量产品质量是否合格的重要评价标准，是质量检验的最基本工作。通过对我国钢管质量检测技术的仔细分析，可以发现我国钢管质量检测技术的发展水平与世界先进国家还存在一定的差距。要想在钢管检测技术上与国际接轨，我们还有很长的路要走。