鋼管的探傷及可靠（kào）性分析 論述了探傷中（zhōng）使用的漏磁、渦流、超聲和電磁超（chāo）聲（shēng）幾種無損檢測方法的可靠（kào）性，通過對上述幾種方法可（kě）靠性的比較可以看出，電磁（cí）超聲方法具有其（qí）他（tā）無損檢測方法不可（kě）比擬的優點和廣闊的應用前（qián）景。1 前（qián）言鋼管是應用***廣（guǎng）泛的鋼材品種（zhǒng）。它的質量直接影響到經濟效益及人員的（de）生命安全。世界各國都對鋼管的（de）質量（liàng）檢測給以極大的重視，采用了各種無損檢測（NDT）方法對鋼管進行了嚴格的檢測。例（lì）如，德國的Mannesmann 公司和日（rì）本的住友金屬公司在檢測大直徑鋼管（guǎn）時采用超場（UT）和（hé）漏磁（cí）（MFL）方法；檢（jiǎn）測小直徑鋼管時，采用超場和渦流（ET）方法（fǎ），已形成了較為成熟的檢測方案。我國的鋼管（guǎn）檢測大量采（cǎi）用了超聲及渦流方法，也愈（yù）來（lái）愈多地采用（yòng）漏磁方法。然而，由於鋼管生產（chǎn）中產生的自然缺陷用NDT 方法檢測不出來的現（xiàn）象。因而，如何提高NDT 的（de）檢測可靠性，就成為日益緊迫的課題。本文結合鋼管檢測中（zhōng）曾出現的一（yī）些自然（rán）缺（quē）陷漏檢（jiǎn）現象，從原理上及檢（jiǎn）測設備性能上進行深入分析，為製定***佳的（de）檢測（cè）方案提供了參考建議。2 MFL（Magnetic Flux Leakage)方法的可靠性MFL 法（fǎ）因（yīn）其對（duì）管（guǎn）材表麵狀態要求不高，檢出深度也較大，在國外（wài）的（de）鋼管檢測中大量使用，國內（nèi）也越來越多地采用，特（tè）別是石油用鋼管檢（jiǎn）測中已很普遍地使用了美國Tubescope 公司製造的MFL 探傷設備。在MFL 的使用中，由於管理上和技術上的原因（yīn），曾（céng）出（chū）現過一些漏檢（jiǎn）問題。其中一個是與管軸線成45度角的缺陷常（cháng）常漏檢。如將MFL 設備中的（de）縱向探頭與橫（héng）向探頭（tóu）同（tóng）時使用，可能會減小漏檢率，否則就很難保證這類傾斜傷的可靠檢測。在MFL 法中影（yǐng）響可靠性（xìng）的另一重要因素是自然缺陷與管表（biǎo）麵的夾角。理論計算與實驗研究證明：當人工刻槽沿壁厚方向的取向與管外表麵夾角為30度時，即無法（fǎ）用MFL 檢（jiǎn）測出與表麵（miàn）平行的缺（quē）陷，如分層類缺陷。些外（wài），如鋼（gāng）管在紮製過程中變（biàn）形較大，有時會將自然缺陷軋合。這時，缺陷產生（shēng）的漏磁就很小，導致很難用MFL法探出（chū）。　　在生產檢測（cè）中，曾出現（xiàn）過用MFL法檢測不出鋼管（guǎn）中透壁大（dà）孔洞的現象。拋開管理及人員因素，在技術上也應探入（rù）分板並加以防範。對於用MFL 法能探出（chū）表麵（miàn）多深的（de）缺陷，一直沒 有明確的（de）結論。這與儀器及探頭性能及缺陷（xiàn）尺寸形狀等都有關係。3.ET(Eddy Current Testing)法的可靠性　　 由於檢測速度高，穿過（guò）式線圈ET法多年來廣泛用於檢測鋼管質量，特別是其致密性。在使用中證明（míng），它難以（yǐ）探出鐵磁性鋼管中的裂紋狀缺（quē）陷，所以在高標準（zhǔn）的ET中，采用探針式線圈ET法。此外，對於ET法究竟能探出表麵多深的缺隱這樣一個簡（jiǎn）單問題，似乎至今也未形成一個明確的共識。　　 對於（yú）鋼管（guǎn）中常常（cháng）產生的“外折”類缺陷，不少渦流儀器與探頭也往往發現不了。經常出現（xiàn）外折（shé）肉眼明（míng）顯可見，卻無法將之用ET儀報警（jǐng）的尷尬現象。自從出現了扇區式相位（wèi）報警的（de）渦流設備後，這種局麵得到了根本的改（gǎi）變。但選擇合適的儀器與探頭並正確調整它，仍（réng）是不容忽視的重要問題4 UT(Ultrasonic Testing)法的可靠性（xìng）UT 法在鋼管探傷與（yǔ）測厚中應用***廣。然而，作為一種檢測方法，其可靠性會（huì）受到各種因素的影響。如對（duì）之分析研究不夠，甚至會出現（xiàn）嚴重的漏檢、誤檢現象。下麵僅對UT中可能存在的（de）幾種降低UT的可靠性的因素做一些討論。（1）自然缺陷取向對UT可（kě）靠性的影（yǐng）響在鋼管軋製過（guò）程中，出現頻度較高的是軸向（縱向）缺陷。然而，與鋼管軸線呈一（yī）定角度延伸的缺陷也不少見。垂直於管軸線的周向（橫向）缺陷也時（shí）有發生。NDT的任務就是將這些取向不同的缺陷都探出來。同樣，為了（le）可靠探出與鋼管表麵傾斜的折疊類缺陷，必須設置（zhì）2組沿管周向相反方（fāng）向入射的探頭。（2）聲耦合方工對UT可靠性的影響水侵（qīn）UT中，聲波（bō）在管壁中傳播（bō）衰減是（shì）很（hěn）嚴重的。因為水的聲特征阻抗遠小於鋼（gāng），故聲（shēng）波從（cóng）水向及從（cóng）鋼向水的往複透射率就很小。其次（cì），聲波在管壁中的每（měi）次反射都伴隨著波型轉（zhuǎn）換。而橫波向水透射（shè）時又要完全（quán）被水吸收，故而顯著地增（zēng）大了水侵UT的超聲衰減。這（zhè）就導致超聲波沿管壁傳播距離很小，甚至連1/4周長也達不到。在不考慮聲傳播過程中的（de）波型（xíng）轉換，即在橫波折射角（jiǎo）為（wéi）45度時，有機玻璃楔塊製成的斜的接觸法探頭，對鋼管的聲壓往複透射（shè）率（lǜ）的計算值（zhí）T（LS）約等於25%。而在鋼管（guǎn）外側浸（jìn）在水（shuǐ）中，內側仍為空氣時T（LS）約等於15%。。後者比前者低4dB。如（rú）果鋼管內孔也充入水（例如水從在（zài）孔（kǒng）洞浸（jìn）入內孔）時，則（zé）缺陷回（huí）波信號（hào）要比接觸法或水膜法至少下降（jiàng）6dB。如果因缺陷形狀或取向等不利因素的影響造成缺陷（xiàn）回波信（xìn）號不強，則缺陷（xiàn）就很可能漏檢。一個較好的（de）解決此問（wèn）題的方（fāng）案是以水膜（mó）法代替水（shuǐ）浸法進行耦合（hé）。5 電磁超聲EMAT （Electronmagnetic Acoustic Transducer)探傷（shāng）技術為解決聲耦合給UT帶來的各種困難，20世紀60年代末期出現了不需要聲耦合而直執著在（zài）金屬（shǔ）中激發與接收聲波的電磁超聲（shēng）換能器（EMAT），經30年來的研究（jiū）、開發，現今已進入工程化、商品化階段。美、德、俄、日等國已有商品儀器設（shè）備出售。筆者從70年代初（chū）也開（kāi）始了MEAT 的研究與開發，目前，研發的EMAT 設備已經在國內多家鋼管、鋼板的（de）生產與使用單位（wèi）成功地應有（yǒu）。EMAT 是靠3種方（fāng）式產生Lorentz力、磁致伸縮力及磁性力來激發與接收超聲波的，直接在金屬中激發與接收超聲（shēng），不（bú）需要聲（shēng）耦合，所以可（kě）在粗糙表麵的工（gōng）件中及高溫、高速運動（dòng）的工件（jiàn）中進行超聲檢測。它可以很容（róng）易選定所需要的（de）超聲波模式，特別是能很（hěn）簡單地激發與接收SH波，這在（zài）壓電超聲換能器很難做（zuò）到。它在（zài）鋼管中激激發（fā）的超（chāo）聲，可繞工件傳播幾周甚至（zhì）十幾擊，這就為（wéi）用透過波來檢測缺陷尺寸奠定了良好基礎。如前（qián）所（suǒ）述（shù），在UT中如果缺陷與聲束不（bú）完全垂（chuí）直時，如（rú）其斜超過10度，反（fǎn）射（shè）波就大幅度下降。偏斜45度的缺陷就（jiù）會漏檢（jiǎn）。6.MEL、ET、UT及EMAT法的可靠性比較（jiào）用大量自然（rán）缺陷分別對MEL、ET、UT及EMAT 方法進行了比較實驗。用各種既定深度的人工標準缺陷對每種方（fāng）法的缺陷（xiàn）深（shēn）度（dù）的測（cè）量進行（háng）標定。然後對這些（xiē）自然缺陷進行掃查探測。當折（shé）疊類缺陷深度較大時（shí），其測量結果的離散度***小，但當缺陷（xiàn）深度上於2mm時，離散度相當大。而MFL 和ET法的離散度更大，在很多部（bù）位上測量（liàng）深度為0，探測不出來。這可能是（shì）。由於在（zài）該部位上（shàng）缺陷被軋合了（le）。而EMAT就不存在這種漏（lòu）檢現象，在我們的EMAT設備使（shǐ）用中也證實了這一優點，不論人工缺陷還是自然缺陷，EMAT設備都（dōu）有很高的檢（jiǎn）出率。 7 結論（1）EMAT 方法不公能檢測出各種標準所規定（dìng）的人工缺（quē）陷，而（ér）且可以檢測出多種自然缺陷，其可靠性是其它NDT法（fǎ）無可比擬的。（2）在（zài）EMAT法檢測中，應（yīng）將探縱、橫向缺陷的探頭及高、低通濾波器全部使用，以防缺（quē）陷漏檢。如可能，應（yīng）開發（fā）檢測（cè）水平分量漏磁場的（de）探頭，以確保其可靠性（xìng）。（3）在ET法中，應采用相位報（bào）警方式，以（yǐ）防折疊類缺陷漏檢。在對ET法的可靠性要求高（gāo）時（shí），應采用點探頭線圈的ET儀器與設備，以可靠檢測裂紋類缺陷。（4） 在UT法的鋼管探傷中，不宜采用全水浸式探頭，而應采用水膜式探頭，防止危險性缺（quē）陷漏檢。