周榮興

摘要：鍋爐用無縫鋼管使用前，對(duì)管材加工成形工藝中一般都用計(jì)算機(jī)在線預(yù)報(bào)、檢測(cè)鋼管質(zhì)量的環(huán)節(jié)來保證管材的使用質(zhì)量。文章簡(jiǎn)述了鋼管常規(guī)無損檢測(cè)法的原理、應(yīng)用及其檢測(cè)的局限性，組合無損自動(dòng)探傷檢測(cè)法及ANSYS有限元分析軟件的應(yīng)用，以此達(dá)到激發(fā)檢測(cè)人員對(duì)如何提高管材表面質(zhì)量缺陷檢測(cè)精確性的問題的認(rèn)識(shí)和思考的目的。

關(guān)鍵詞：用無縫鋼管；檢測(cè)方法；組合無損探傷；分析軟件

對(duì)有缺陷的鋼管進(jìn)行準(zhǔn)確地檢測(cè)、判定，是工廠為保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提升自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力所必須要進(jìn)行的工藝環(huán)節(jié)。很多學(xué)者和檢測(cè)人員對(duì)如何優(yōu)化鍋爐用無縫鋼管質(zhì)量檢測(cè)方法及改進(jìn)檢測(cè)方法的問題都進(jìn)行相關(guān)研究。以如何提高鍋爐用于縫鋼管表面質(zhì)量缺陷檢測(cè)的精確性為核心內(nèi)容，而進(jìn)行的一些研究也給鋼管生產(chǎn)者進(jìn)一步提高檢測(cè)準(zhǔn)確率，增強(qiáng)了信心。

1、鍋爐用熱軋無縫鋼管質(zhì)量缺陷

在《鋼鐵產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)工作手冊(cè)》中對(duì)鍋爐用無縫鋼管的產(chǎn)品質(zhì)量缺陷進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，具有重要的參考價(jià)值，這本書中列舉了熱軋無縫鋼管的19種質(zhì)量缺陷，如發(fā)紋、毛刺、折疊、裂縫、凹陷等，對(duì)鍋爐用無縫鋼管的質(zhì)量控制具有重要的指導(dǎo)意義。到目前為止，這些缺陷已經(jīng)發(fā)生了很大的變動(dòng)，比如“毛刺”，鋼管端口的毛刺只需要簡(jiǎn)單的進(jìn)行處理就可以消除，因此已經(jīng)不再算做是管材的缺陷。

2、常規(guī)無損檢測(cè)

無損檢測(cè)法就是用物理的方法來檢測(cè)管材內(nèi)部或表面的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)和性能，從而判斷被檢測(cè)鋼管是否滿足管材的基本規(guī)格，避免由于鋼管存在質(zhì)量問題，而影響其加工質(zhì)量。一般來說，這種常規(guī)的檢測(cè)方法不損壞檢被檢鋼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要包括超聲波檢測(cè)法、渦流探傷以及漏磁檢測(cè)，下文分別對(duì)這三種常規(guī)檢測(cè)方法進(jìn)行分析。

1.1超聲波檢測(cè)法

超聲波檢測(cè)法主要基于電磁效應(yīng)的原理。在檢測(cè)的過程中，將超聲波發(fā)射進(jìn)入管內(nèi)，超聲波在管內(nèi)傳播時(shí)，遇到管內(nèi)表面缺陷時(shí)，會(huì)引起超聲波波形發(fā)生一定變化，造成光束衰減或反射，然后根據(jù)探傷儀接收到發(fā)射回來的超聲波的變化來判斷鋼管內(nèi)部是否存在缺陷。超聲波檢測(cè)的使用可以有效揭示管道內(nèi)部的裂紋、缺陷和雜質(zhì)，其檢測(cè)靈敏度很高，但是這種檢測(cè)方法的速度比較慢，難以在管道生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)快速批量檢測(cè)，只能應(yīng)用于高質(zhì)量油管的離線測(cè)試。

1.2渦流探傷

采用渦流檢測(cè)方法會(huì)在管道末端形成一定長度的檢測(cè)盲區(qū)，約0.2m，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是渦流探傷檢測(cè)方法本身有一定的局限性，常見的渦流檢測(cè)設(shè)備根據(jù)檢測(cè)探頭分為兩類：一種是點(diǎn)式探頭，另一種是穿過式探頭。在檢測(cè)中，點(diǎn)探針以螺旋方式前進(jìn)，所以說這種檢測(cè)方法需要更長的檢測(cè)時(shí)間，并且檢測(cè)效率低。穿過式探頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠快速檢測(cè)管道的裂紋、凹陷和外彎等缺陷，靈敏度高，所以說這種方法被廣泛應(yīng)用與鋼管的檢測(cè)中。

1.3漏磁檢測(cè)

漏磁檢測(cè)方法是檢測(cè)管材被磁化部分的漏磁場(chǎng)，在管表面存在缺陷，通過漏磁檢測(cè)發(fā)現(xiàn)鋼管的缺陷，漏磁檢測(cè)方法通常有兩種磁場(chǎng)測(cè)量和磁粉檢測(cè)，通過傳感器獲得磁場(chǎng)測(cè)量方法中的泄漏磁場(chǎng)信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)探傷，適用于大量鋼管的自動(dòng)檢測(cè)。磁粉探傷方便了鋼管外表面的檢測(cè)，還檢查了鋼管表面上的裂紋、褶皺、重皮、毛發(fā)線和針孔的檢測(cè)靈敏度。

3、組合無損自動(dòng)探傷檢測(cè)

通過對(duì)傳統(tǒng)無損檢測(cè)方法的熟悉，我們認(rèn)為任何傳統(tǒng)的無損檢測(cè)方法只能檢測(cè)到鋼管中的某些特定缺陷，但是不可能檢測(cè)到鋼管中的所有缺陷。因此，有檢測(cè)人員提出了各種無損檢測(cè)方法的組合，以最大限度地檢測(cè)鋼管中存在的所有缺陷。通過理論分析和在線實(shí)踐測(cè)試，得出結(jié)論：通流渦流探傷方法與漏磁探傷方法的結(jié)合可以有效地檢測(cè)出鋼管中的主要缺陷。在大多數(shù)鋼管質(zhì)量檢測(cè)實(shí)踐中，這種組合探傷技術(shù)能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)和用戶對(duì)鋼管質(zhì)量檢測(cè)的要求。理論分析表明，該漏磁探傷方法可以檢測(cè)鋼管縱向各種缺陷，并可根據(jù)檢測(cè)速度的具體需要選擇和設(shè)置檢測(cè)傳感器，機(jī)頭也可以調(diào)整，它可以滿足生產(chǎn)線上檢測(cè)管道缺陷的速度要求，適用于速度渦流檢測(cè)方法。所以說，將各種無損檢測(cè)方法進(jìn)行有效的結(jié)合能在很大的程度上提高鋼管缺陷的檢測(cè)效率，并保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性，但是其還是存在一些問題，比如檢測(cè)效率低、準(zhǔn)確性有待于提高等問題。

4、ANSYS有限元分析軟件在漏磁檢測(cè)法中的應(yīng)用

隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，鋼管質(zhì)量的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，僅憑直觀和經(jīng)驗(yàn)的方法，市場(chǎng)上購置的管道質(zhì)量要求就無法得到保證。ANSYS軟件在鋼管檢測(cè)中的應(yīng)用不僅節(jié)省了時(shí)間和人力，而且提高了檢測(cè)質(zhì)量。ANSYS軟件是一個(gè)多功能有限元分析軟件，它將結(jié)構(gòu)、電場(chǎng)、流體、聲場(chǎng)和磁場(chǎng)分析集成到交互式操作菜單環(huán)境中。在漏磁檢測(cè)方法中，主要分析鋼管缺陷附近的漏磁通。利用ANSYS有限元分析軟件中的相關(guān)電磁計(jì)算方法建立了待測(cè)鋼管的漏磁檢測(cè)有限元分析模型。有限元分析使缺陷處的漏磁信號(hào)幾乎與實(shí)際測(cè)量信號(hào)相同。ANSYS有限元分析軟件的應(yīng)用使得工廠質(zhì)檢員鍋爐用無縫鋼管缺陷的檢測(cè)更加全面和準(zhǔn)確，從而提高了漏磁檢測(cè)的質(zhì)量。軟件分析過程分為三個(gè)步驟：（1）使用軟件預(yù)處理模塊中的實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分工具構(gòu)建有限元模型。（2）解決方案由分析和計(jì)算模塊完成。（3）計(jì)算結(jié)果由軟件后處理模塊以圖表和曲線的形式顯示。

5、目前鍋爐廠鋼管質(zhì)量檢測(cè)方法發(fā)展的狀況

目前，相關(guān)檢測(cè)人員對(duì)鍋爐用無縫鋼管表面質(zhì)量檢測(cè)方法進(jìn)行了不懈的研討。例如，天津大學(xué)的學(xué)者對(duì)可以實(shí)現(xiàn)在線交變磁通泄漏檢測(cè)的系統(tǒng)進(jìn)行了研究。合肥工業(yè)大學(xué)研究了使用相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)檢測(cè)折疊缺陷的方法。這些努力使鍋爐廠在管道表面質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)設(shè)備的改進(jìn)方面取得了顯著成就。目前鍋爐廠鋼管檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展具有以下特點(diǎn)：

1.大部分鋼管標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)到國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，大大提高了鋼管的質(zhì)量，與國際水平的差距越來越小。

2.無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速。已經(jīng)出現(xiàn)并應(yīng)用了一些新的無損檢測(cè)技術(shù)，如紅外熱波，超聲波相控陣，激光，磁記憶無損檢測(cè)方法，微波無損檢測(cè)方法等。

3.實(shí)用探傷設(shè)備的開發(fā)和制造才剛剛開始。許多鍋爐廠進(jìn)一步提高了鋼管產(chǎn)品的表面質(zhì)量檢驗(yàn)成果，消除了人工檢驗(yàn)安全性，缺陷檢測(cè)和生產(chǎn)效率方面的一些缺陷。一般來說，他們從國外引進(jìn)了檢測(cè)設(shè)備，以滿足市場(chǎng)的需求。

6、結(jié)語

綜上所述，當(dāng)今世界各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)和知識(shí)都是相互影響、相互支撐的，鍋爐用無縫鋼管表面質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展也將趨于更加地成熟和完善。但基于鍋爐廠鋼管表面質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，提高缺陷檢測(cè)精確性的技術(shù)研究仍然十分必要，并且縮小與國外先進(jìn)的無損探傷檢測(cè)設(shè)備制造水平的差距也是當(dāng)前鍋爐廠檢測(cè)人員面臨的緊迫任務(wù)。