無縫鋼管超聲波檢測技術(shù)發(fā)展趨勢范文

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摘要：超聲波無損檢測是工業(yè)上最常用的無損檢測方法，通過聲波束檢測工業(yè)零件的缺陷。隨著現(xiàn)代工業(yè)的進步，尤其是在航天航空高速發(fā)展的當下，無損檢測技術(shù)與評價越來越重要，它的應(yīng)用極其廣泛，并且能有效的使工業(yè)制造業(yè)的質(zhì)量得到控制。由于新材料和測試技術(shù)的發(fā)展，也為無損檢測技術(shù)提供了新的可能性。在無縫鋼管工業(yè)迅速發(fā)展的中國，超聲波無損檢測技術(shù)更是尤為重要。

關(guān)鍵詞：超聲波；無損檢測；無縫鋼管

無縫鋼管是具有中空截面，大量用作輸送流體的管道，如輸送石油、天然氣、煤氣、水及某些固體物料的管道等。鋼管與圓鋼等實心鋼材相比，在抗彎抗扭強度相同時，重量較輕，是一種經(jīng)濟截面鋼材，廣泛用于制造結(jié)構(gòu)件和機械零件，如石油鉆桿、汽車傳動軸、自行車架以及建筑施工中用的鋼腳手架等用鋼管制造環(huán)形零件，可提高材料利用率，簡化制造工序，節(jié)約材料和加工工時。

1超聲波無損檢測概述

隨著時代的變革和工業(yè)的迅速發(fā)展，人們越來越重視工業(yè)制造質(zhì)量，無損檢測也得到了進一步的發(fā)展。無損檢測利用了聲波、光、磁和電等特性在不損害被檢工件性能的前提下，檢測工件的缺陷性，并且可以測量出工件缺陷大小、缺陷的位置和工件的固有性質(zhì)。這不僅控制了工業(yè)工件的安全性能、還提升了工業(yè)生產(chǎn)部門的可靠性，為工業(yè)制造評價提供了詳細有效的數(shù)據(jù)。超聲波無損檢測最早起源于蘇聯(lián)，1929年蘇聯(lián)科學家利用超聲波的連續(xù)穿透研制出了世界上第一臺超聲波檢測裝置，讓超聲波進入了工業(yè)領(lǐng)域。二戰(zhàn)時期超聲波的無損檢測更是得到了進一步的發(fā)展，二戰(zhàn)時期英國、美國分別在1944年、1946年制造出A型脈沖發(fā)射式超聲波探傷儀。到20世紀50年代，A型脈沖發(fā)射式超聲波探傷儀在世界上的發(fā)達國家得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在當時鋼鐵、鐵路和造船高速發(fā)展時期，超聲波探傷儀更是必不可少的檢測儀器。時至今日，國際許多知名的公司如美國的METEC、西班牙的TECHATOM等所研發(fā)生產(chǎn)的檢測系統(tǒng)在信號采集、分析和成像處理的技術(shù)領(lǐng)域一直處于世界的領(lǐng)先地位。超聲波無損檢測一路走來也是一波三折，從無損探傷，慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)闊o損檢測，到現(xiàn)在的無損評價；由最初僅限檢驗工業(yè)零件的缺陷；到20世紀成長到能進一步的檢測出工業(yè)零件的缺陷的大小和位置及類型；直至今日超聲波無損檢測儀能對工業(yè)零件做出全面綜合的評價，不僅能檢測出工業(yè)零件的顧有屬性以及狀態(tài)，還能評估出工業(yè)零件的發(fā)展趨勢。也因此無損超聲波檢測更全面的保證了材料的質(zhì)量、從而使工業(yè)制造質(zhì)量達到有效的控制。縱觀現(xiàn)在的工業(yè)發(fā)展和生活，航天航空的發(fā)展成為各個國家的重中之重，鐵路、航母以及簡單的機械制造都廣泛的應(yīng)用到了超聲波無損檢測儀，它不僅運用極其廣泛，并且還能為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。

2超聲波檢測的利與弊和變革

超聲波檢測是無損檢測中研究和技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用最活躍的方法之一。優(yōu)點：超聲波的檢測范圍廣、聲波波長短、方向性好而且穿透性強，對于工業(yè)零件的缺陷定位準確，檢測的深度大，并且對人體不會造成危害，更不會對工業(yè)零件造成性能的損害；缺點：以往超聲波技術(shù)依賴具體的檢測工藝和方法，同時超聲波檢測還存在對工業(yè)零件的缺陷的定量、工件的定性、定位和缺陷檢測出的概率，還有漏掉的檢測點、檢測結(jié)果的重復等等問題。為了更高效的使超聲波檢測得到利用，先后研制出了相控陣超聲波和激光超聲波，以及電磁超聲波，還有空氣耦合超聲波，并且后期隨著機械相控超聲成像技術(shù)的發(fā)展超聲成像技術(shù)也得到了突破性的發(fā)展。目前超聲波無損檢測，在自動化控制以及超聲波信號的數(shù)字化處理方面，都在不斷的致力發(fā)展，在診斷智能化多種成像技術(shù)方面更是被確定為一大突破方向。現(xiàn)在各行業(yè)在自動化的變革下，自動化不但能節(jié)約大量的工業(yè)成本，還能帶來大量的商業(yè)效益，而自動化的作業(yè)自然少不了先進的無損檢測設(shè)備。而由于商業(yè)的推動超聲波無損檢測儀也做出了進一步的突破，超聲波檢測流水線信號數(shù)字化的處理，有效的過濾掉了超聲波回波中夾雜的雜音，使得超聲波能更準確的檢測出工業(yè)零件缺陷的特有屬性進行分析，這極大的提高了數(shù)據(jù)的準確性，降低了原有的工作量。隨著工業(yè)化的需求，超聲波不僅在自動化、人工智能、現(xiàn)代數(shù)字信號處理以及超聲波成像技術(shù)力求更進一步，還在外形尺寸上不斷的尋求突破，做到更小、更智能、更輕便、更準確。

3無縫鋼管無損

超聲波檢測的方法也很多樣性，從不同角度可以分成穿透法和脈沖法，還有共振法；從探入的多少又可以分為單探頭法和雙探頭法等方法。隨著社會的發(fā)展，工業(yè)的進化，城市的建設(shè)也越來越多樣化和嚴格化，而鋼材作為其重要的原材料，在人類歷史的進程中更是起到不可忽視的作用，尤其是無縫鋼管作為天然氣、石油等固體物料的輸送流體管道，相比于其他實心鋼材，在抗彎扭強度相同的情況下，它的重量更輕，造價成本更低，是一種經(jīng)濟的截面鋼材[5]。無縫鋼管不僅能用作傳輸管道，還被廣泛利用于制造機械零件，大到石油鉆桿、小到環(huán)形零件，甚至各種常規(guī)武器的槍管、炮筒等都能見到他的身影。在高速發(fā)展的工業(yè)進程中，無縫鋼管的出現(xiàn)不僅大大的縮短了加工時間，而且能更加高效的利用材料，節(jié)約制造材料，簡化了制作工藝。但從現(xiàn)如今的國內(nèi)外市場來看現(xiàn)有的鋼管制造產(chǎn)量已經(jīng)遠遠高于需求水平，因此刺激了國家對鋼鐵市場進行了優(yōu)化，引發(fā)行業(yè)競爭，而超聲波無損檢測作為無縫鋼管中的一道重要的檢測技術(shù)，更是成為了行業(yè)篩選的重要指標。

4無縫鋼管的市場與超聲波無損探傷在無縫鋼管中的運用

近幾年我國的無縫鋼管產(chǎn)業(yè)進入了一個全新的時代，在經(jīng)過了十幾年的技術(shù)經(jīng)驗的積累，中國的無縫鋼管產(chǎn)業(yè)居世界前列。2008年金融危機爆發(fā)，致使全球主要金融市場出現(xiàn)資金流動嚴重不足，在這樣的環(huán)境下我國的無縫鋼管行業(yè)的產(chǎn)量一直保持70%左右。并且隨著科技的進步，我國的無縫鋼管企業(yè)的生產(chǎn)工藝水平得到進一步的提升。但是在此之后我國的產(chǎn)量增速減慢，銷售量出現(xiàn)下滑，產(chǎn)能過剩的問題逐漸的凸現(xiàn)出來，很多企業(yè)出現(xiàn)嚴重的虧損。2014年全球經(jīng)濟的低迷，更是讓鋼管行業(yè)出口成為“重災區(qū)”，而隨著眾多的中小民營企業(yè)的倒下，消費狀況日漸低迷。品種、規(guī)格、特點等成為了企業(yè)突破窘境的突破口，而先進的超聲波探傷設(shè)備，由近幾年的飛速發(fā)展，更是成為了無縫鋼管質(zhì)量中的一項重要指標之一。利用數(shù)字超聲波無損探傷設(shè)備，采用橫波反射法在鋼管和探頭移動的狀態(tài)下，通過特定的干擾源激發(fā)超聲波，使其在介質(zhì)中傳播并收集數(shù)據(jù)；而當超聲波出現(xiàn)反復的折射和反射現(xiàn)象時，即檢測無縫鋼管存在多個界面，并且存在某些缺陷。可以用脈沖反射法進行檢測，當脈沖在兩個聲阻不同的地方產(chǎn)生反射現(xiàn)象時，得到無縫鋼圈缺陷的位置以及缺陷大小等一系列數(shù)據(jù)。檢測一些大口徑的無縫鋼管的時候，往往采用脈沖反射法，在這一檢測過程中，超聲波探傷儀器會產(chǎn)生多個的脈沖，脈沖通過耦合劑和晶體滲透到材料當中，當原有回撥路線發(fā)生改變，造成回波時間差異的時候，對儀器反饋的回波時間和聲速進行處理，可以準確確定缺陷的位置。檢測一些小口徑的無縫鋼管的時候，因為鋼管的半徑很小，如果采用接觸法往往會出現(xiàn)耦合不良、超聲波波束嚴重擴散等情況，從而影響探傷的靈敏度。一般檢測小口徑的無縫鋼管都選擇用水浸聚焦探頭利用橫向超聲波束探傷，可以快速準準確的發(fā)現(xiàn)材質(zhì)外表以及隱藏在內(nèi)部的不足。因為聚焦探頭的超聲波聲束的能量比較集中，能有效的提高檢測的靈敏度和分辨率，因此這種方法經(jīng)常被用來檢測小口徑的鋼管。

5結(jié)束語

超聲波的運用越來越廣泛，隨著時代的變革和工業(yè)的發(fā)展，超聲波無損檢測技術(shù)也在不斷的提升，與此同時無縫鋼管行業(yè)也在不斷的發(fā)展，作為石油、汽車、化工、造船、電力等工業(yè)的重要產(chǎn)品，其性能也在不斷的提高，以滿足各行業(yè)的需求，可以說幾乎大部分重要的行業(yè)都離不開無縫鋼管。而且我國的無縫鋼管行業(yè)產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的一半，是名副其實的無縫鋼管生產(chǎn)、出口和消費大國，潛力巨大。

參考文獻：

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作者：葉子義 單位：衡陽華菱鋼管有限公司技術(shù)質(zhì)量部