CN111947608B - 一种用于无缝钢管壁厚测量的超声波校验对比方法 - Google Patents

Abstract

一种用于无缝钢管壁厚测量的超声波校验对比方法，其包括如下步骤：1)对比样管制备，a)在整批待检测无缝钢管壁厚的管材里随机取一支不短于1.2米长的管材制作管壁厚度检测对比样管，b)在该支无缝钢管中间位置一截二，形成1#、2#原管；c)车床车削加工，在1#原管截断面内壁沿周向加工平底环形凹槽；d)测量平底凹槽的平底面距离无缝钢管的外圆面最大距离；e)将1#原管置于截断前位置，与2#原管进行焊接，获得对比样管；f)对比样管矫直处理；g)在超声波检测设备上进行调校：h)调校合格后按设定的扫查周期实施整支待测管材的壁厚检测；2)在超声波探伤设备上完成无缝钢管的壁厚精度超声波自动化无损检测作业。

Description

一种用于无缝钢管壁厚测量的超声波校验对比方法

技术领域

本发明涉及无缝钢管生产中的质量检验设备，尤其是指一种用于无缝钢管壁厚测量的超声波校验对比方法，特别适用于690合金管、镍基合金油井管、奥氏体不锈合金无缝钢管等对承载压力要求高的高端无缝钢管壁厚精度的无损检测。

背景技术

无缝钢管是常见的钢铁、冶金金属制品，为了确保无缝钢管的加工质量，在相应的变形加工工序之后，需要进行探伤检验，因此无损探伤检验是无缝钢管生产中的主要质检工序。无缝钢管相较于焊管一般都应用于承压较高、用途较重要、使用工况环境恶劣的场合，故需要进行无损检测的项目较多。常规用途的无缝钢管大多进行超声波纵向缺陷的检测，而对于690合金管、镍基合金油井管、奥氏体不锈合金无缝钢管等对承载压力和使用工况由严苛要求的高端无缝钢管，除超声波纵向缺陷进行无损检测，还必须对诸如壁厚厚度等其他参数进行多种形式的无损检测。

超声波探伤具有方向性好、波长短、在高密度固体中损失小及在不同密度介质的界面上反射大等特点，对面积性缺陷的检出率较高，可以满足对内部结构裂纹、搭接、夹杂物腐蚀坑以及加工不适当的塑性压层等缺陷的探伤要求，检验成本低、速度快、检验仪器体积小、质量轻，现场使用方便，故称为目前无缝钢管质检工序中的主要无损探伤方式。

无缝钢管壁厚厚度的检测目的首先在于确保供货状态产品的管壁厚度符合质量要求，其次在于为使用在高要求场合的无缝钢管在役壁厚检查提供依据。目前常用的无缝钢管管壁厚度常规检查只在管材的两个端面采用机械或数显千分尺进行人工逐点测量检测，当对测量结果有疑问时则以机械千分尺测量的结果为准。无缝钢管离开管端面20mm以后的其他部位一般不检测，只有当怀疑无缝钢管某部位壁厚或某区域壁厚是否符合标准时才采用手持式超声波测厚仪对该部位或区域进行人工划方格子后再逐格或逐点测量了，而当需要连续检测时则采用自动化的超声波设备进行检测。

自动化的超声波设备对无缝钢管壁厚进行检测首先需要制作符合尺寸偏差要求的最大及最小壁厚值的标准样块装置，然后用标准样块在超声波检测设备上进行调校、检测，为满足此种检测工艺要求，就需要首先制作一支对比标准样块装置，即对比样管用于检测设备的调校。

无缝钢管的超声波壁厚厚度检测在现行的国家标准和行业标准中没有进行具体的描述与说明，对于无缝钢管的壁厚尺寸检测以及进行超声波检测的标样装置，未有具体的表述与说明。因此，国内无缝钢管生产企业而言，对于自动化的超声波检测设备所需无缝钢管壁厚厚度测量所用样块的样式(长度、深度、宽度)、样块在对比样管中的位置以及加工和制作形式，大多是根据设备的类型、自动化探伤特点，以及用户产品的技术要求而定，依靠装备和技术储备，实现自动化超声波检测设备对于无缝钢管壁厚测量应用中快速灵敏度设定和校验。作为国内最早生产无缝钢管的企业，对于高端无缝钢管壁厚精度的超声波自动化无损检测所采用的工艺装置和方法是：

1)对比样管制备：

a、特别生产一支超过该规格最大壁厚值至少1mm的无缝钢管；

b、在这支特制定产的无缝钢管中间截取不小于200mm长一段用于车削制备壁厚最大最小值的样块装置；这200mm长的一段中50％的区域用于车削制备管壁厚最大值，另50％的区域用于车削制备管壁厚最小值。

c、这200mm长一段两个截断面以不大于2.5×45°倒角去毛刺以便后续焊接(焊缝)。

d、以无缝钢管外表面为圆的基准圆面。

d1、从一端开始的约100mm长度内由内壁向外壁车制，直至壁厚到规定的最小值，此面的粗糙度Ra≤3.2μm；

d2、再从另一端开始也由内壁向外壁车制，直至壁厚到规定的最大值，此面的粗糙度Ra≤3.2μm；

d3、d1以及d2车制后的不同内直径圆与外圆为同心圆，同心度不超过0.10mm；

e、对车制的两个同心但不同直径的环厚度值进行计量即为标准要求的无缝钢管壁厚最大值和最小值；

f、将此样块置于截断前位置，与左右两根原来的无缝钢管在倒角位置进行焊接，焊接后去除凸出无缝钢管外表面的焊接金属至与整个无缝钢管外圆平齐；

g、将这支焊接后的对比样管进行矫直处理，以确保其平直度，其不平直度不大于0.5mm/M；

h、自动化超声波检测设备上进行调校：

h1、探头对准对比样管上的标样位置；

h2、超声波检测设备识别标样尺寸(最大、最小值)；

h3、超声波检测设备设定最大、最小值界限值；

h4、在超声波检测设备上用对比样管以事先确定的扫查周期来校验设定参数的准确性；

I、调校合格后按预先设定的扫查周期实施整支管材的壁厚检测。

采用自动化的超声波检测设备对无缝钢管壁厚的检测具有检测过程不受人为情绪因素影响、按确定规律进行连续的检测、检测速度是人工测量的几十倍、全管长度壁厚检测且数据易于显示及保存的特点。但就目前无缝钢管自动化超声波检测工艺而言，存在一定的不足，即：

1)实施难度较大：制作检测无缝钢管壁厚厚度的对比样管，需要事前特别生产一支特殊尺寸的无缝钢管，生产难度较大、增加成本，没有此对比样管就不能进行无缝钢管壁厚精度的自动化超声波无损检测。

2)工序繁琐成本高：对比样管结构复杂，采用三支原管拼接制备，生产加工涉及工艺繁琐，需经过锯断落料、车削倒角、车削加工标准规定的尺寸(包括控制车削面的粗糙度以及圆的同心度)、计量、焊接、去掉多余焊接金属、矫直工序，对制备加工作业人员的经验与技能要求较高。

综上所述，现有的高端无缝钢管壁厚精度的超声波自动化无损检测工艺，完全依靠对比样管提供校验基础数据，而对比样管的结构复杂与制备工艺繁琐，一定程度上影响到了无损检测作业的效能，增加了检测成本。需要通过相应的技术改进，在确保超声波无损检测质量基础上，提升无损检测的作业效率、降低劳动强度、减少检测成本，减轻对作业人员技术经验的依赖。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于无缝钢管壁厚测量的超声波校验对比方法，有效的满足高端无缝钢管壁厚精度参数值的超声波自动化无损检测的技术要求，提升无损检测效能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于无缝钢管壁厚测量的超声波校验对比方法，其包括如下步骤：

1)对比样管制备

a)在整批待检测无缝钢管壁厚的管材里随机取一支不短于1.2米长的管材来制作管壁厚度检测的对比样管；

b)使用锯床锯切在该支无缝钢管中间位置一截二，形成1#原管、2#原管，1#原管、2#原管的截断面外缘以不大于2.5×45°倒角去毛刺以便后续焊接；

c)车床车削加工，在1#原管的截断面内侧的管壁沿周向加工一平底环形凹槽，该环形凹槽开口宽度为无缝钢管公称壁厚1/4～1/2，且最大值不超过10mm；槽深6～8mm；

d)测量所述平底凹槽的平底面距离无缝钢管的外圆面最大距离；

e)将1#原管置于截断前位置，与2#原管在倒角位置进行焊接，焊接后去除凸出管外表面的焊接金属，使整个钢管外圆平齐，获得对比样管；

f)将所述对比样管进行矫直处理，其长度方向的不平直度不大于0.5mm/m；

g)在超声波检测设备上进行调校

g1探头对准对比样管上的标样位置；

g2超声波检测设备识别对比样管的壁厚的最大、最小值尺寸；

g3根据步骤g2)数值在超声波检测设备设定待测钢管的壁厚最大、最小值界限值；

g4在超声波检测设备上以事先确定的扫查周期来校验对比样管设定参数的准确性；

h)调校合格后按预先设定的扫查周期实施整支待测管材的壁厚检测；

2)在超声波探伤设备上完成无缝钢管的壁厚精度超声波自动化无损检测作业。

本发明的有益效果：

1.采用同规格批次任一支长度大于1.2m的无缝钢管，采用两段式结构，居中剖分制备形成对比样管，用于壁厚精度的自动化超声波无损检测，为国内首创，国外未见类似技术，具有一定的创造性；

2.两段式的对比样管设计合理，结构紧凑加工制备工艺简捷、费用低、省工省时、易于现场使用，安全可靠、实用高效，具有一定的新颖性；

3.样管制备工序优化，在同批次产品中随机选取一支加工制备样管，减少定制加工样管的成本，促进企业无损检测工序降本作用显著；

4.样管剖分加工，仅需焊接一处剖分切口，通过内外径的圆度与同心度实现标样制备精度控制，减少制备加工难度，提高加工效率一倍以上；

5.有效满足了高端无缝钢管壁厚精度参数值的超声波自动化无损检测的技术要求，提升的无损检测的效能；

6.通用性强，对其他型号规格的无缝钢管壁厚精度超声波自动化无损检测工艺方法的改进，具有一定的借鉴、应用价值。

附图说明

图1为本发明无缝钢管超声波探伤对比样管的结构示意图。

图2为图1中A部放大示意图。

具体实施方式

参见图1、图2，本发明所述的用于无缝钢管壁厚测量的超声波校验对比方法，其包括如下步骤：

1)对比样管制备

a)在整批待检测无缝钢管壁厚的管材里随机取一支不短于1.2米长的管材来制作管壁厚度检测的对比样管；

b)使用锯床锯切在该支无缝钢管中间位置一截二，形成1#原管1、2#原管2，1#原管1、2#原管2的截断面外缘以不大于2.5×45°倒角去毛刺以便后续焊接；

c)车床车削加工，在1#原管1的截断面内侧的管壁沿周向加工一平底环形凹槽，该环形凹槽开口宽度B为无缝钢管公称壁厚1/4～1/2，且最大值不超过10mm；槽深W＝6～8mm；

d)测量所述平底凹槽的平底面距离无缝钢管的外圆面最大距离；

e)将1#原管1置于截断前位置，与2#原管2在倒角位置进行焊接，焊接后去除凸出管外表面的焊接金属，使整个钢管外圆平齐，获得对比样管；

f)将所述对比样管进行矫直处理，其长度方向的不平直度不大于0.5mm/m；

g)在超声波检测设备上进行调校：

g1探头对准对比样管上的标样位置；

g2超声波检测设备识别对比样管的壁厚的最大、最小值尺寸；

g3根据步骤g2)数值在超声波检测设备设定待测钢管的壁厚最大、最小值界限值；

g4在超声波检测设备上以事先确定的扫查周期来校验对比样管设定参数的准确性；

h)调校合格后按预先设定的扫查周期实施整支待测管材的壁厚检测；

2)在超声波探伤设备上完成无缝钢管的壁厚精度超声波自动化无损检测作业。

实施例一

以中国牌号NS3105，美国牌号UNS N06690，法国牌号NC30Fe，轧制规格为φ76*4.5mm的690合金无缝钢管为例，其壁厚精度参数超声波自动化无损检测的工序方法是：

1)按技术协议确定管壁厚度的判定界限(最大值、最小值)；

2)在确定周期扫查的长度、确定探头的直径、焊接区域长度、标准尺寸样块长度不小于一个扫查周期四分之一长度等后确定标准尺寸样块长度；

3)制作管壁厚度的对比样管，首先居中锯切原管制成1#原管、2#原管；随后采用机床(车床)加工断面，1#原管、2#原管的截断面外缘以不大于2.5×45°倒角；并在1#原管的断面内侧的管壁沿周向加工一平底环形凹槽，该环形凹槽开口宽度为无缝钢管公称壁厚1/4～1/2(壁厚4.5mm，凹槽宽度加工以1.13～2.3mm为宜)；槽深以6～8mm为宜；将1#原管置于截断前位置，与2#原管在倒角位置进行焊接，焊接后去除凸出管外表面的焊接金属，使整个钢管外圆平齐，获得对比样管；

4)用对比样管上标样部分调整超声波探伤设备；

5)用对比样管以事先确定的扫查周期校验超声检测设备调整的准确性；

6)检测，并在不合格部位标记；

7)每隔一定时间进行样管校验，符合预先设定与要求的则继续进行检验；

8)记录。

实施例二

某型号镍基油井管，成品规格为φ73.05*5.51mm为例，其壁厚精度参数超声波自动化无损检测的工序方法是：

1)按技术协议确定管壁厚度的判定界限(最大值、最小值)；

2)在确定周期扫查的长度、确定探头的直径、焊接区域长度、标准尺寸样块长度不小于一个扫查周期四分之一长度等后确定标准尺寸样块长度；

3)制作管壁厚度的对比样管，首先居中锯切原管制成1#原管、2#原管；随后采用机床(车床)加工断面，1#原管、2#原管的截断面外缘以不大于2.5×45°倒角；并在1#原管的断面内侧的管壁沿周向加工一平底环形凹槽，该环形凹槽开口宽度为无缝钢管公称壁厚1/4～1/2(壁厚5.51mm，凹槽宽度加工以1.38～2.75mm为宜)；槽深以6～8mm为宜；将1#原管置于截断前位置，与2#原管在倒角位置进行焊接，焊接后去除凸出管外表面的焊接金属，使整个钢管外圆平齐，获得对比样管；

4)用对比样管上标样部分调整超声波探伤设备；

5)用对比试样以事先确定的扫查周期校验超声检测设备调整的准确性；

6)检测，并在不合格部位标记；

7)每隔一定时间进行样管校验，符合预先设定与要求的则继续进行检验；

8)记录。

Claims (1)

1.一种用于无缝钢管壁厚测量的超声波校验对比方法，其特征是，包括如下步骤：

1)对比样管制备

a)在整批待检测无缝钢管壁厚的管材里随机取一支不短于1.2米长的管材来制作管壁厚度检测的对比样管；

b)使用锯床锯切在该支无缝钢管中间位置一截二，形成1#原管、2#原管；

c)车床车削加工，在1#原管的截断面内侧的管壁沿周向加工一平底环形凹槽，该环形凹槽的开口宽度为无缝钢管公称壁厚1/4～1/2，且最大值不超过10mm；槽深6～8mm；

d)测量所述平底环形凹槽的平底面距离无缝钢管的外圆面最大距离；

e)将1#原管置于截断前位置，与2#原管在倒角位置进行焊接，焊接后去除凸出管外表面的焊接金属，使整个钢管外圆平齐，获得对比样管；

f)将所述对比样管进行矫直处理，其长度方向的不平直度不大于0.5mm/m；

g)在超声波检测设备上进行调校：

g1探头对准对比样管上的标样位置；

g2超声波检测设备识别对比样管的壁厚的最大、最小值尺寸；

g3根据步骤g2)数值在超声波检测设备设定待测钢管的壁厚最大、最小值界限值；

g4在超声波检测设备上以事先确定的扫查周期来校验对比样管设定参数的准确性；

h)调校合格后按预先设定的扫查周期实施整支待测管材的壁厚检测；

2)在超声波探伤设备上完成无缝钢管的壁厚精度超声波自动化无损检测作业。

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