CN110376284A - 一种厚壁无缝钢管纵向超声探伤方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种厚壁无缝钢管纵向超声探伤方法，它包括以下步骤：S1、确定不同钢管壁厚/外径所对应的入射角；S2、确定不同的入射角所对应的检测范围；S3、内外伤声程计算；S4、探头距伤的位置的计算；S5、在探伤仪上将探伤仪的检测范围调到步骤2所计算出的值；S6、将探伤仪在待探伤的钢管上进行扫查，将出现的波幅与计算的波幅对应，作为探伤时对缺陷判别的标准；S7、确定内伤位置。本发明的有益效果是：能够找出不同壁厚/外径值所需要的角度探头、检测范围、内外伤出现位置来进行探伤校验；提高生产效率，为厚壁管产品质量提供了有力的技术保证，避免产品在使用过程中因为质量问题带来的损失。

Description

一种厚壁无缝钢管纵向超声探伤方法
技术领域
本发明涉及一种厚壁无缝钢管纵向超声探伤方法。
背景技术
在常规的钢管手工探伤中，使用入射角为30°的斜探头采用纯横波对钢管内外壁缺陷进行探伤。但入射角为30°的斜探头最大只能检测(壁厚/外径)≤0.2的无缝钢管。参照GB/T 5777无缝钢管超声波探伤检验方法，对于(壁厚/外径)＞0.2的钢管检验参照该标准附录C。在附录C中，并没有具体操作方法。因此对于(壁厚/外径)＞0.2的厚壁管的校样、检验方法行业内还处于各自摸索阶段，没形成一套规范的操作方法。
如图1所示，正常超声波探伤时，选择常规斜探头(斜楔为有机玻璃入射角在27.6°～57.6°)，此时探头入射角在第一临界角和第二临界角之间时，钢管中只存在折射横波。折射横波在钢管内部传播遇到缺陷界面时发生反射，当反射波被探头接收后传至设备示波屏，此时缺陷的位置、相对大小就显示出来了，因为只有横波存在钢管中，所以对于钢管内外伤容易判断。然而当钢管壁厚与外径之比＞0.2时，常规横波已经无法检测内壁缺陷。仅凭经验估计检测范围、内伤位置和外伤位置，存在探伤误差大的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能够找出不同壁厚/外径值所需要的角度探头、检测范围、内外伤出现位置来进行探伤校验的厚壁无缝钢管纵向超声探伤方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种厚壁无缝钢管纵向超声探伤方法，它包括以下步骤：
S1、根据以下公式确定不同钢管壁厚/外径所对应的入射角：
其中：CL1为有机玻璃纵波声速，CS为钢中横波声速，R为钢管外半径，r为钢管内半径，t/D为钢管壁厚/外径；
S2、确定不同的入射角所对应的检测范围；
S3、内外伤声程计算，其具体计算步骤如下：
折射纵波外伤声程：AB＝cos∠KAB*D-----------------------------------(2)
折射横波外伤声程：AC＝cos∠KAC*D--------------------------------(3)
变形横波内伤声程：AB+BE---------------------------------------(4)
S4、探头距伤的位置的计算，其具体计算步骤如下：
折射纵波外伤弧长：AB＝D*arcsin(AB/D)----------------------------(5)
折射横波外伤弧长：AC＝D*arcsin(AC/D)-------------------------------(6)
变形横波内伤弧长：AM＝AB+BM---------------------------------------(7)
其中：D为钢管的外径，BM为B点到M点的弧长；
S5、在探伤仪上将探伤仪的检测范围调到步骤2所计算出的值；
S6、将探伤仪在待探伤的钢管上进行扫查，将出现的波幅与计算的波幅对应，作为探伤时对缺陷判别的标准，以确定外伤位置；
S7、确定内伤位置；
S8、对来料钢管进行探伤，并根据波幅出现的位置来判别钢管内部的缺陷。
本发明具有以下优点：(1)本方法在探伤校验时，可以通过查询表，找出不同(壁厚/外径)值所需要的角度探头、检测范围、内外伤出现位置来进行探伤校验，无需仅凭经验估计检测范围、内伤位置和外伤位置，具有探伤精度高得特点。(2)本方法在探伤校验时，探伤校验时间从每次20min降低到5min内，因此每天可节约生产时间3h，极大提高了生产效率，为厚壁管产品质量提供了有力的技术保证，避免产品在使用过程中因为质量问题带来的损失。
附图说明
图1为超声波在钢管上探伤的示意图；
图2为本发明中超声波在钢管内的传播示意图；
图3为调节探伤仪检测范围的示意图；
图4为确定钢管外伤位置的示意图；
图5为确定钢管内伤位置的示意图；
附图中，1-入射波，2-折射横波，3-折射纵波，4-变形横波，5-钢管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
一种厚壁无缝钢管纵向超声探伤方法，它包括以下步骤：
S1、根据以下公式确定不同钢管壁厚/外径所对应的入射角：
其中：CL1为有机玻璃纵波声速，CS为钢中横波声速，R为钢管外半径，r为钢管内半径，t/D为钢管壁厚/外径，D为钢管的外径，t为钢管的壁厚；
如下表所示为不同t/D所对应的入射角：
S2、确定不同的入射角所对应的检测范围；
如下表所示为不同入射角所对应的检测范围：
入射角° 20 21 22 23 24 25 26 27
检测范围 0.914D*1.1 0.904D*1.1 0.894D*1.1 0.884D*1.1 0.874D*1.1 0.866D*1.1 0.851D*1.1 0.84D*1.1
S3、如图2所示，内外伤声程计算，其具体计算步骤如下：
折射纵波外伤声程：AB＝cos∠KAB*D-----------------------------------(2)
折射横波外伤声程：AC＝cos∠KAC*D------------------------------(3)
变形横波内伤声程：AB+BE---------------------------------------(4)
其中，AB为A点到B点的距离，AC为A点到C点的距离，BE为B点到E点的距离，∠KAC为K点到A点的距离与A到C点的距离所形成的夹角，∠KAB为K点到A点的距离与A点到B点距离所形成的夹角；
S4、探头距伤的位置的计算，其具体计算步骤如下：
折射纵波外伤弧长：AB＝D*arcsin(AB/D)-----------------------------(5)
折射横波外伤弧长：AC＝D*arcsin(AC/D)-------------------------------(6)
变形横波内伤弧长：AM＝AB+BM----------------------------------------(7)
其中：D为钢管的外径，BM为B点到M点的弧长；
S5、如图3所示，在探伤仪上将探伤仪的检测范围调到步骤2所计算出的值；
S6、将探伤仪在待探伤的钢管上进行扫查，将出现的波幅与计算的波幅对应，作为探伤时对缺陷判别的标准，以确定外伤位置如图4所示；
S7、确定内伤位置如图5所示；
S8、对来料钢管进行探伤，并根据波幅出现的位置来判别钢管内部的缺陷。
本方法将常见厚壁管进行统计，计算出工艺调整参数，并汇总成探伤设备参数调节汇总表，以上步骤S1～S7操作人员均可以在汇总表中查询相应规格参数，快速完成设备调节，对厚壁管进行探伤；
探伤设备参数调节汇总表
规格 入射角° 折射横波余弦值 检测范围 周长(L) 内伤波幅位置 探头距内伤在外壁投影位置/L 外伤波幅位置 探头距外伤位置/L
219*45 26 0.851 205 687 6 1/5 9 1/3
219*50 26 0.851 205 687 6 1/5 9 1/3
219*52 25 0.863 207 687 6.35 1/5 9 1/3
219*55 23 0.884 213 687 6.9 1/4 9 1/3
219*60 21 0.903 217 687 7.3 1/3 9 1/3
219*65 20 0.914 220 687 8 1/3 9 1/3
220*60.5 21 0.903 218 690 7.3 1/3 9 1/3
273*55 26 0.851 255 857 6 1/5 9 1/3
273*56 26 0.851 255 857 6 1/5 9 1/3
273*58 26 0.851 255 857 6 1/5 9 1/3
273*60 26 0.851 255 857 6 1/5 9 1/3
273*65 25 0.863 259 857 6.35 1/4 9 1/3
273*70 23 0.884 265 857 6.9 1/3 9 1/3
273*75 21 0.903 271 857 7.3 1/3 9 1/3
275*56 26 0.851 257 863 6 1/5 9 1/3
245*60 24 0.874 235 769 6.4 1/4 9 1/3
290*60 26 0.851 271 910 6 1/5 9 1/3
298.5*62 26 0.851 279 937 6 1/5 9 1/3
324*75 25 0.863 307 1017 6.35 1/5 9 1/3
324*80 24 0.874 311 1017 6.4 1/4 9 1/3
325*68 26 0.851 304 1020 6 1/5 9 1/3
325*75 25 0.863 308 1020 6.35 1/5 9 1/3
325*80 24 0.874 312 1020 6.4 1/4 9 1/3
325*90 21 0.903 322 1020 7.3 1/3 9 1/3
356*75 26 0.851 333 1117 6 1/5 9 1/3
356*80 26 0.851 333 1117 6 1/5 9 1/3
356*85 25 0.863 338 1117 6.35 1/5 9 1/3
406*85 26 0.851 380 1274 6 1/5 9 1/3
本方法在探伤校验时，可以通过查询表，找出不同(壁厚/外径)值所需要的角度探头、检测范围、内外伤出现位置来进行探伤校验，无需仅凭经验估计检测范围、内伤位置和外伤位置，具有探伤精度高得特点。此外，探伤校验时间从每次20min降低到5min内，因此每天可节约生产时间3h，大大提高了生产效率，为厚壁管产品质量提供了有力的技术保证，避免产品在使用过程中因为质量问题带来的损失。

Claims (1)

1.一种厚壁无缝钢管纵向超声探伤方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、根据以下公式确定不同钢管壁厚/外径所对应的入射角：
其中：CL1为有机玻璃纵波声速，CS为钢中横波声速，R为钢管外半径，r为钢管内半径，
t/D为钢管壁厚/外径；
S2、确定不同的入射角所对应的检测范围；
S3、内外伤声程计算，其具体计算步骤如下：
折射纵波外伤声程：AB＝cos∠KAB*D-------------------------------------(2)
折射横波外伤声程：AC＝cos∠KAC*D--------------------------------------(3)
变形横波内伤声程：AB+BE-----------------------------------------------(4)
S4、探头距伤的位置的计算，其具体计算步骤如下：
折射纵波外伤弧长：AB＝D*arcsin(AB/D)-----------------------------------(5)
折射横波外伤弧长：AC＝D*arcsin(AC/D)--------------------------------(6)
变形横波内伤弧长：AM＝AB+BM-----------------------------------------(7)
其中：D为钢管的外径，BM为B点到M点的弧长；
S5、在探伤仪上将探伤仪的检测范围调到步骤2所计算出的值；
S6、将探伤仪在待探伤的钢管上进行扫查，将出现的波幅与计算的波幅对应，作为探伤时对缺陷判别的标准，以确定外伤位置；
S7、确定内伤位置；
S8、对来料钢管进行探伤，并根据波幅出现的位置来判别钢管内部的缺陷。
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