管材超聲波分層缺陷檢測(cè)中盲區(qū)的構(gòu)成探析

翟明++孔明

摘 要：管材超聲波分層檢測(cè)作為控制產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵步驟，必須引起相關(guān)從業(yè)人員的重視，特別是要重點(diǎn)分析分層缺陷檢測(cè)中盲區(qū)的構(gòu)成原因和分布特征。只有這樣，才能切實(shí)保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，更好地控制管材質(zhì)量。通過對(duì)超聲波分層缺陷檢測(cè)的重要性進(jìn)行闡釋，分析了其中盲區(qū)的構(gòu)成和分布等問題。

關(guān)鍵詞：管材；超聲波；分層檢測(cè)；盲區(qū)

中圖分類號(hào)：TG115.285 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）19-0022-02

影響管材分層缺陷檢測(cè)結(jié)果的因素有很多，其中，檢測(cè)的方法和管材自身的盲區(qū)是兩個(gè)最為主要的因素。目前，我國(guó)有很多管材分層缺陷檢測(cè)方法，例如磁粉法、漏磁法和新興的超聲波法，其中，超聲波法是當(dāng)前最為先進(jìn)的檢測(cè)方法，它克服了漏檢率高和管內(nèi)分層缺陷檢測(cè)缺乏的難題。需要注意的是，雖然超聲波法探傷技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的成果，但是，管內(nèi)盲區(qū)還是會(huì)影響其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，對(duì)管材超聲波分層缺陷檢測(cè)中盲區(qū)的構(gòu)成進(jìn)行深入探析已經(jīng)成為了目前控制管材質(zhì)量的工作重點(diǎn)。

1 分層缺陷和盲區(qū)

1.1 分層缺陷

根據(jù)《冶金產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)工作手冊(cè)》中關(guān)于分層缺陷的介紹，可以對(duì)分層缺陷進(jìn)行定義，即鋼材在軋制的過程中被軋成片狀，從而造成了內(nèi)部金屬的分離，一般容易分離的內(nèi)部金屬都是平行或者片狀的。將缺陷位置的管材切開，會(huì)發(fā)現(xiàn)切口處有非常明顯的層狀分離現(xiàn)象，有的管材甚至?xí)霈F(xiàn)開裂的現(xiàn)象。需要注意的是，層狀分離一般有兩層或者三層，每層的裂縫之間有非金屬雜物。分層缺陷的形成與嚴(yán)重的疏松、縮孔未完全排除、制造管材的鋼坯中有裂紋或氣泡以及非金屬雜物清理不徹底有直接的關(guān)系。分層缺陷通常存在于距離管材表面1/4～1/2的壁厚處，會(huì)嚴(yán)重影響管材的使用性能，縮短管材的使用壽命。

1.2 盲區(qū)

簡(jiǎn)單的說，盲區(qū)就是管材在進(jìn)行超聲波分層缺陷檢測(cè)的過程中無法被檢測(cè)的區(qū)域。通過大量的超聲波分層檢測(cè)試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，盲區(qū)大多分布于管材的外壁到管材中部之間的區(qū)域。常見的界面波盲區(qū)在管材中所占的比例隨管材管壁厚度的變化而變化——管壁厚度越大，盲區(qū)的比例越??；反之，管壁厚度越小，盲區(qū)所占的比例越大。盲區(qū)會(huì)直接影響超聲波分層缺陷檢測(cè)的結(jié)果，因此，在分析檢測(cè)結(jié)果之前，要充分了解盲區(qū)形成的原因和分布特征。

2 超聲波分層缺陷檢測(cè)的原理和特點(diǎn)

超聲波檢測(cè)就是在對(duì)超聲波與管材相互作用后反射、透射和散射出的波進(jìn)行記錄和研究后，能夠測(cè)量管材的幾何特性，對(duì)管材的內(nèi)部缺陷進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)管材的質(zhì)量和實(shí)際應(yīng)用性的方法。

超聲波分層缺陷檢測(cè)工作的原理主要是利用超聲波能夠在管材中傳播并反射的特性，利用超聲波發(fā)射儀器向管材內(nèi)發(fā)射超聲波，超聲波在管材內(nèi)與管壁相互作用后便會(huì)根據(jù)管材的不同情況反射出不同的波形，最后利用特殊的接收設(shè)備接收并記錄反饋回來的超聲波，通過對(duì)反饋回來的超聲波的特征進(jìn)行分析，就能夠判斷出管材分層缺陷的情況。

超聲波的穿透能力極強(qiáng)，能夠?qū)^厚、較長(zhǎng)的金屬管材進(jìn)行檢測(cè)，并且在檢測(cè)的過程中不會(huì)對(duì)管材造成損傷。同時(shí)，超聲波檢測(cè)相比于其他檢測(cè)方式，具有靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，能夠更為精確地確定分層缺陷的位置。除此之外，超聲波以其低廉的檢測(cè)成本、高速的檢測(cè)速度和靈活的檢測(cè)步驟而被廣泛應(yīng)用于管材的分層缺陷檢測(cè)。

3 盲區(qū)的構(gòu)成分析

管材超聲波分層缺陷檢測(cè)一般會(huì)使用直探頭檢測(cè)管壁的厚度，然后利用另一個(gè)探頭檢測(cè)。經(jīng)過大量的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，分層檢測(cè)中的盲區(qū)主要有2個(gè)，即管材外表面界面波盲區(qū)和閘門位置設(shè)置的盲區(qū)。由于超聲波分層缺陷檢測(cè)對(duì)管材壁厚小于5 mm的管材檢測(cè)結(jié)果不穩(wěn)定，所以以下不對(duì)其進(jìn)行分析。

3.1 管材外表面界面波盲區(qū)

超聲波分層缺陷檢測(cè)需要以水為波傳播的介質(zhì)，當(dāng)超聲波進(jìn)入阻力差異的管材內(nèi)時(shí)，就會(huì)在管材的內(nèi)表面和外表面形成界面波。界面波是通過聲波接收儀接收后經(jīng)過顯示器轉(zhuǎn)化而形成的肉眼可見的波形，通常具有一定的寬度。通過波形，我們可以直觀地看出一定時(shí)間內(nèi)聲波在管材內(nèi)傳播的距離，同時(shí)也代表著該部分的壁厚值。一旦管材內(nèi)存在分層缺陷，就有可能導(dǎo)致聲波無法反射，在顯示屏上就無法顯示壁厚值，這部分壁厚值就是管材外表面界面波盲區(qū)。

不同的管材，其外表面界面波盲區(qū)所占的比例也不同。例如，合金材料的管材壁厚一般為5～10 mm，它的外表面界面波盲區(qū)占到了整個(gè)壁厚的29.2%～39.6%；而對(duì)于厚度較大的管材，外表面界面波盲區(qū)占到了整個(gè)壁厚16.8%～24.1%.由此可見，管材壁厚越大，盲區(qū)所占比例越小。除此之外，管材的規(guī)格、檢測(cè)所用的探頭和頻率都會(huì)影響檢測(cè)到的盲區(qū)的大小。

3.2 閘門設(shè)置盲區(qū)

為了減少由于直探頭和管材相對(duì)位置的變動(dòng)而產(chǎn)生的誤差，通常會(huì)開啟檢測(cè)儀器上的閘門跟蹤功能。而這個(gè)報(bào)警閘門通常都會(huì)有一個(gè)小的間隙，這個(gè)間隙會(huì)產(chǎn)生閘門設(shè)置盲區(qū)。

根據(jù)位置的不同可將閘門設(shè)置盲區(qū)分為前沿盲區(qū)和后沿盲區(qū)兩種。對(duì)于壁厚為5～10 mm的管材，前沿盲區(qū)占到了整個(gè)壁厚的12.3%～15.1%，后沿盲區(qū)占到了整個(gè)壁厚的8.5%～10.5%；對(duì)于壁厚大于10 mm的管材，前沿盲區(qū)一般占到了整個(gè)壁厚的11.1%～11.6%，后沿盲區(qū)一般占到了整個(gè)壁厚的8.1%～9.1%.由此可見，管材的壁厚不會(huì)影響前沿盲區(qū)和后沿盲區(qū)所占的比例。同時(shí)，只要設(shè)置好探頭和管材的位置，盡量保證管材平直且在檢測(cè)的過程中不發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，并設(shè)置好報(bào)警閘門，就可以減小前沿盲區(qū)和后沿盲區(qū)所占整個(gè)壁厚的比例。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，外表面界面波盲區(qū)與管材壁厚有直接的關(guān)系——成反比關(guān)系，而閘門設(shè)置盲區(qū)與管材壁厚無關(guān)。相關(guān)從業(yè)人員只有充分了解盲區(qū)的成因和分布特征，才能做好超聲波分層缺陷檢測(cè)，保證管材的質(zhì)量。

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〔編輯：王霞〕

Constitute of Pipe Ultrasonic Flaw Detection in a Hierarchical Blind

Zhai Ming， Kong Ming

Abstract： Ultrasonic pipe hierarchical detection key steps to control product quality as a must arouse the attention of the relevant employees， in particular， to focus on analyzing the causes and distribution of defect detection in layered blind. The only way to effectively guarantee the accuracy of test results， better control pipe quality. By the importance of ultrasonic flaw detection were stratified interpretation， analysis of the composition and distribution in which blind and other issues.

Key words： pipe； ultrasound； tiered testing； blind area