我國冷拔無縫鋼管內(nèi)外探傷技術(shù)的基本知識

      在探傷技術(shù)領(lǐng)域，冷拔無縫鋼管是指外徑大于φ80mm的鋼管。冷拔無縫鋼管是石油、化工、熱力、鍋爐、機械液壓等行業(yè)重要用材。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國在“十一五”期間，冷拔無縫鋼管的需求量大幅度增加，并明顯呈現(xiàn)出大口徑化的發(fā)展趨勢。特別是對于要求耐腐蝕、抗擠壓的油井管和大口徑高壓鍋爐管及高質(zhì)量的石油裂化管、石油石化輸送管線管等，將隨著 對能源基礎(chǔ)設(shè)施投入的加大而成為需求的熱點。由此，保證產(chǎn)品出廠質(zhì)量的無損檢測提出了方法和技術(shù)上的新課題。
     水槽式超聲檢測是采用鋼管螺旋前進式，超聲探頭固定不動。通過水槽和被檢鋼管的底部充分水耦合的特點，保證耦合層的厚度不變。但是因為超聲主要檢測內(nèi)部缺陷對表面和次表面缺陷存在盲區(qū)，導(dǎo)致無法檢測，再加上采用螺旋前進式，對于12m長的鋼管需要占空間30m的場地等不足，一直影響鋼管檢測方法的選擇和。
    因此，國內(nèi)外對于冷拔無縫鋼管的探傷，一般采用漏磁法或水壓實驗。在國內(nèi)，尚沒有性能良好的適合冷拔無縫鋼管的漏磁探傷設(shè)備出品，一旦使用即需要進口。進口漏磁探傷設(shè)備價格昂貴，對于國內(nèi)的大多數(shù)企業(yè)難以接受;而水壓試驗效率低、勞動強度大，特別是當(dāng)操作者責(zé)任心不高時，水壓檢驗形同虛設(shè)?？梢?，實現(xiàn)冷拔無縫鋼管的探傷已經(jīng)成為冶金鋼管行業(yè)亟待解決的課題。
冷拔無縫鋼管的特點是直徑大，壁厚相對較厚，因此根據(jù)這一特點充分利用超聲檢測內(nèi)部和渦流檢測表面和次表面的特點相結(jié)合，可實現(xiàn)“無盲區(qū)”探傷。通過采用“鋼管原地旋轉(zhuǎn)，檢測探頭前進的組合方式”，不僅解決檢測問題，還解決縮小占用場地的空間。
在自動探傷中，提離效應(yīng)和穩(wěn)定耦合層對探傷的影響往往成為棘手的問題。在自動探傷中，提離效應(yīng)和穩(wěn)定耦合層是引起漏檢和誤報的主要原因。不管是漏檢或誤報，都影響檢測的可靠性。長期以來，在自動探傷的實際應(yīng)用中，由于提離波動引起檢測可靠性下降的問題或者由于水耦合層的厚度變化，一直是困擾著這種技術(shù)正常使用的“瓶頸”。
    通常，解決提離效應(yīng)的辦法主要有:探頭的機械跟蹤法、探頭線圈的橋式接法、改變檢測線圈LC回路的電容值和使用多頻檢測技術(shù)等。除機械跟蹤法外，其他的幾種解決辦法，通過改進探頭和儀器來得以實現(xiàn)，但機械跟蹤只能改進探頭架，來防止提離間隙的變化。在實際工業(yè)應(yīng)用中，探頭機械跟蹤法是常用的克服提離效應(yīng)影響的方法。常見的探頭機械跟蹤模式有兩種:一種，是采用輥輪限位與汽缸或彈簧頂推相結(jié)合的方法，使檢測探頭與被檢工件表面之間保持恒定距離。雖然這種方法對抑制提離效應(yīng)能起到較好的作用，但同時會使振動噪聲加大。另一種，采用探頭機械跟蹤的方式，是利用測距探頭及時地測量出檢測探頭提離間隙的波動情況，并用測距號來控制和驅(qū)動步進電機等動力裝置帶動檢測探頭動作，以保證探頭與被檢工件之間的間隙恒定。這種方法適用于板材或坯材等平面掃查探傷，缺點是由于機械動作的反應(yīng)速度比較慢，而且還比較復(fù)雜。
把探頭裝入一個探頭小車中，并采用二級彈簧頂推的方法使檢測探頭與被檢工件表面之間始終保持一定的距離。從實驗結(jié)果來看，探頭的隨動性比較強，基本保證了探頭與被檢測鋼管表面之間的距離恒定，探傷也取得了較好的效果。通常，解決水耦合層的辦法主要有:固定水槽箱、穩(wěn)定水噴裝置。由于采用鋼管旋轉(zhuǎn)探頭前進的方式，冷拔無縫鋼管的長度一般在10m左右。因此必須考慮采用穩(wěn)定水噴裝置，如增加流量口的直徑，降低流量口和鋼管的高度，減少水花。目前常規(guī)的解決辦法也只能這樣，但解決的效果是在可以接受范圍內(nèi)

 厚壁無縫鋼管縱向開裂的原因很多，既有材料原因，也有工藝原因。以厚壁無縫鋼管為例，如果厚壁無縫鋼管塑性差或退火不好，縱向開裂的概率會增加，但其根本原因是冷拔厚壁無縫鋼管殘余應(yīng)力大。

       根據(jù)開裂力學(xué)的概念，構(gòu)件的開裂是內(nèi)部裂紋形成和擴展的結(jié)果。厚壁無縫鋼管的縱向裂紋基本為脆性裂紋，其裂紋形式為開口型。

       一般情況下，金屬裂紋的存在是不可避免的，但在相同的材料條件下，裂紋的產(chǎn)生取決于構(gòu)件的拉應(yīng)力。影響構(gòu)件的拉應(yīng)力既可以在構(gòu)件外部加載，也可以存在于構(gòu)件的殘余應(yīng)力中。

       冷拔后，特別是空拔后，殘余應(yīng)力較大，表現(xiàn)為厚壁無縫鋼管外表面附近的切向和軸向的拉應(yīng)力，其值可以達到大值。根據(jù)上述抗拉開裂機理，可以得出厚壁無縫鋼管外表面附近的切向殘余應(yīng)力對厚壁無縫鋼管縱向開裂起著關(guān)鍵作用。