无缝钢管分层采用相控阵超声波探伤的好处

无缝钢管是一种具有中空截面的钢材，广泛用于管道的制作中，如原油、成品油、天然气的管道等。由于生产工艺和工况的原因，无缝钢管不可避免地会产生裂纹、分层、夹渣、气孔等缺陷。目前，在无缝钢管缺陷检测中应用的无损检测方法主要有常规超声检测、磁粉检测、渗透检测、漏磁检验、涡流检测等。这些检测方法都是无缝钢管质量监控的有效手段。

相控阵超声检测技术是20世纪60年代发展起来的一种现代超声检测技术，具有声束偏转和动态聚焦的能力，能有效地减小检测盲区，提高小缺陷和带角度缺陷的检出率。我们采用相控阵超声检测技术对无缝钢管分层缺陷进行检测，其对分层缺陷的检出率很高，同时能够形象地展现缺陷的形貌特征，是分层缺陷检测的有效手段。

无缝钢管的分层缺陷及危害

无缝钢管中分层缺陷的定义为：“平行于金属表面的内部层状分离。其实际是钢管壁厚中的异常夹杂物。无缝钢管分层缺陷的危害主要有以下几点：

(1)使分层处无缝钢管承受载荷的有效厚度减薄，降低材料的塑性、韧性、疲劳性能和耐腐蚀性能。

(2)分层缺陷的边缘形状尖锐，会引起应力集中。其对应力作用非常敏感，特别是在交变载荷作用下，易产生应力疲劳裂纹。

(3)在含湿硫化氢的液化石油气、高温高压临氢介质等工况条件下，靠近内表面的分层缺陷会发展变化生成鼓包、裂纹等危险性缺陷。

(4)如果分层缺陷出现在无缝钢管两头的坡口处，焊接工艺又没有进行坡口质量的控制，焊接接头的质量将受到严重影响。

无缝钢管分层缺陷的出厂检测

我国钢管生产厂家多依据标准GB／T20490—2006《承压无缝和焊接(埋弧焊除外)钢管分层缺欠的超声检测》对无缝钢管的分层缺陷进行检测。该标准适用于公称外径大于30mm的钢管的检测。同时要求钢管分层缺欠的检测方法应采用A型脉冲式超声检测(常规超声检测)，超声波束的发射方向应垂直于钢管表面。标准还对设备校准的校验、试样加工制作和验收等级等相关内容进行了规定。

标准规定的检测灵敏度校准方式有两种，一种是在第一次底面回波满波幅下方10dB处设定报警电平；另一种是以对比试样上凹槽的回波信号满波幅作为报警电平。在检测过程中有任何高于报警电平的回波信号视为“可疑钢管”。

“可疑钢管”的处理方法有两种：一是切除可疑区域；二是在可疑区域用常规超声检测方法进行手动或自动半自动扫查，确定分层缺陷的范围。如单个缺陷面积和缺陷总面积符合标准要求，该“可疑钢管”判定为合格，反之判为不合格。

目前无缝钢管分层缺陷的判定仅简单地通过缺陷回波与底面回波或人工缺陷回波的幅值进行比较，对分层缺陷是否存在角度、壁厚方面是否有重叠等形貌特征没有进行考量。同时，对于“可疑钢管”的处理方法较简单：直接切除可疑区域会造成材料的浪费，增加成本；对可疑区域再次进行手动、自动半自动常规超声检测，会降低生产效率，加大劳动强度。

相控阵超声检测技术的基本原理及特点

相控阵超声检测是常规超声技术与计算机技术相结合的新型无损检测技术。其核心技术是利用计算机控制相控阵超声探头上的多个相互独立的压电晶片，使其按一定延迟时间激发和接收超声波，从而达到改变聚焦特性、声束偏转、声束位移的相控效果。与常规超声相比，相控阵超声具有如下特点：①扫查覆盖范围大、检测速度快、效率高等；②检测结果直观、可实时显示，且结果可保存；③聚焦区域的声场强度远大于常规超声；④缺陷定位、定量误差小，检测灵敏度高等。