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本文梳理了大量常規(guī)A型超聲數(shù)字探傷儀對超超臨界厚壁無縫鋼管的超聲檢測實例，對經(jīng)擠壓成型和鍛造成型的超超臨界厚壁無縫鋼管中的常見缺陷進(jìn)行分類和歸納，總結(jié)出淬火裂紋、非金屬夾雜物、分層、白點、夾雜物導(dǎo)致的微裂紋等常見缺陷的超聲定性檢測方法。通過對超聲檢測中發(fā)現(xiàn)各類缺陷的截剖試驗驗證，證明通過本文介紹的超聲定性檢測方法對超超臨界厚壁無縫鋼管中的常見缺陷進(jìn)行定性評定的結(jié)論是比較準(zhǔn)確的。

1前言

超超臨界厚壁無縫鋼管一般采用擠壓成型或鍛造成型，兩種成型方式都會出現(xiàn)一些常見缺陷，其內(nèi)部缺陷的檢出和控制通常都是依賴于超聲檢測。對于超聲檢測技術(shù)而言，對缺陷的評定應(yīng)該主要包括定位、定量和定性，目前，超聲檢測對缺陷的定位和定量研究已經(jīng)比較成熟，但對缺陷的性質(zhì)卻無法準(zhǔn)確評定，即便檢測設(shè)備快速發(fā)展，成像技術(shù)已廣泛應(yīng)用，但基礎(chǔ)都是Ａ掃描的反射波形，成像的結(jié)果只能做到較為直觀地顯示缺陷的分布、形狀、大小，仍然無法對缺陷進(jìn)行定性[3,4]。然而對于厚壁無縫鋼管，特別是制造成本較高、使用環(huán)境較惡劣的超超臨界厚壁無縫鋼管來說，有時缺陷性質(zhì)的評定要比缺陷位置和尺寸評定更為重要。小的危害性缺陷會比大的非危害性缺陷對使用的影響嚴(yán)重得多，同時，確定缺陷性質(zhì)，才能準(zhǔn)確地對癥下藥，進(jìn)行有效的工藝和質(zhì)量改進(jìn)。因此盡管超聲檢測技術(shù)對缺陷定性評定有很大局限，但仍可以在超聲檢測理論基礎(chǔ)上，結(jié)合檢測實踐經(jīng)驗以及對材料，制造工藝的充分了解，研究特定工藝下常見缺陷的定性規(guī)律。本文搜集了包括美國、德國以及中國制造無縫管在超聲檢測中發(fā)現(xiàn)缺陷的一手資料，總結(jié)了采用A型脈沖反射式超聲波探傷儀對超超臨界厚壁無縫鋼管（以下簡稱鋼管）常見缺陷的超聲定性檢測方法。

2常見缺陷類型超聲檢測特征

2.1非金屬夾雜物

非金屬夾雜物屬于冶金缺陷，形狀不規(guī)則，在鍛造和擠壓過程中會沿壓延方向發(fā)生不同程度的變形，可出現(xiàn)于鋼管的任何位置，一般冒口或錠尾端、1/2壁厚到內(nèi)表面的深度范圍內(nèi)較多，有獨立存在的單個夾雜物，也有聚集成堆、成鏈的密集型夾雜物。

2.2.1單個夾雜物

橫波斜入射檢測時特征：

由于非金屬夾雜物形狀不規(guī)則，其反射回波占寬較大，前后沿參差不齊，呈鋸齒狀。反射波幅不高，波峰圓鈍。

沿圓周方向移動探頭，其動態(tài)波形游動范圍不大，呈正態(tài)分布圖形。

縱波垂直入射檢測時特征：

a.與斜入射檢測時波形相似，反射回波占寬較大，前后沿參差不齊，呈鋸齒狀，下粗上細(xì)。反射波幅不高，波峰圓鈍。波形及截剖后電鏡下形貌見圖1。

b.對于點狀非金屬夾雜物，圍繞缺陷前后、左右移動探頭，其各方向回波變化不大，回波幅度由零快速上升到峰值然后又快速回到零。

c.對于條狀非金屬夾雜物，順長度方向移動探頭，波峰起伏變化，不平穩(wěn)。

2.2.2密集型非金屬夾雜物

橫波斜入射及縱波垂直入射檢測波形特征均與單個夾雜物相同，區(qū)別只是缺陷呈密集狀分布于鋼管的不同深度范圍和長度范圍。移動探頭時，波形起伏變化，但起伏緩慢�？v波垂直入射檢測時，密集缺陷對底波幅度幾乎沒有影響。密集型非金屬夾雜物波形圖及截剖后電鏡下斷口形貌見圖2。

2.2分層

經(jīng)過擠壓工藝成型的鋼管內(nèi)部常會出現(xiàn)分層缺陷，在超聲檢測專業(yè)上可以就其成因區(qū)分為夾雜類分層和擠壓分層,可通過表1的方法進(jìn)行區(qū)別評定。分層縱波檢測波形見圖3，圖3中A為夾雜類分層截剖后電鏡下照片，B為擠壓分層宏觀形貌。

2.3淬火裂紋

外壁淬火裂紋直觀，這里僅討論內(nèi)壁淬火裂紋。內(nèi)壁淬火裂紋多數(shù)在鋼管縱向長度的中部產(chǎn)生，有時也在鋼管端部產(chǎn)生，呈徑向分布，裂紋長度以縱向延展居多，也有橫向及斜向延伸的情況，裂紋很細(xì)，肉眼看不到開口，一般呈密集分布或斷續(xù)延伸，鋸切后端面宏觀形貌及內(nèi)窺鏡觀察形貌見圖4。

橫波斜入射檢測時特征：

a.反射波幅度高，波形陡峭，波峰尖銳，回波前沿及后沿均很光滑，占寬很小。波形見圖4。

b.沿圓周方向移動探頭時，裂紋越深，反射越強(qiáng)烈，幅度越高，其回波游動范圍也越大。

c.順裂紋長度方向移動探頭，轉(zhuǎn)角檢測，波形一般都連續(xù)有長度，波峰平穩(wěn)不降，且取向會發(fā)生變化，如由橫向延伸變?yōu)樾毕蜓由旎蛴煽v向延伸變?yōu)樾毕蜓由臁?/span>

縱波單晶直探頭垂直入射檢測時特征：

由于淬火裂紋屬于單純的應(yīng)力裂紋，裂紋內(nèi)側(cè)光滑，呈徑向分布，當(dāng)采用縱波單晶直探頭在鋼管外表面垂直入射檢測時，因聲束入射方向與裂紋方向基本平行，幾乎沒有缺陷反射波。這也是評定內(nèi)壁淬火裂紋的重要判據(jù)之一。

2.4微裂紋

鍛造成型的厚壁無縫鋼管中有時會出現(xiàn)微裂紋，就其成因分析主要有兩種情況：一是由于密集型非金屬夾雜物導(dǎo)致的微裂紋，二是白點（又稱發(fā)裂）。這兩類缺陷在超聲檢測中有很多共同之處，可通過表2方法進(jìn)行區(qū)分，密集型夾雜導(dǎo)致的微裂紋波形及斷口形貌見圖5，白點波形及斷口形貌見圖6。

3結(jié)論

根據(jù)超聲檢測理論，結(jié)合實踐經(jīng)驗，搜集整理了大量包括美國、德國、中國制造的無縫鋼管的超聲檢測資料，對超超臨界厚壁無縫鋼管制造過程中易產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行了科學(xué)分類，并對缺陷產(chǎn)生的機(jī)理和分布情況進(jìn)行了詳盡的描述，特別是對典型缺陷超聲檢測的波形特征進(jìn)行了系統(tǒng)的歸納，總結(jié)出了經(jīng)擠壓成型和鍛造成型的超超臨界厚壁無縫鋼管中常見缺陷的超聲定性檢測方法，并進(jìn)行了大量的截剖試驗，利用其他宏觀和微觀理化檢測方法進(jìn)行了驗證，證明了能夠通過本文介紹的超聲檢測方法對超超臨界厚壁無縫鋼管中的常見缺陷進(jìn)行較準(zhǔn)確的定性評定，對其他擠壓或鍛造成型的產(chǎn)品的超聲檢測缺陷定性有較好的借鑒作用。