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ND钢管做几级涡流探伤
双击自动滚屏 发布者:金贝莱钢铁 发布时间:2017/8/17 阅读:1057次 【字体:

我国GB5310-85和YB(T)32-86标准十分明确规定:“凡经过涡流检验的钢管,可以不做水压试验。”这是因为涡流探伤同样也是一种材质的致密性试验,它与水压试验是等效的。德国钢铁试验规范SEP1925-74《钢管的涡流致密性试验》说:“ND钢管涡流检验是一种致密性检验,用它代替水压试验--各种形状的空心体规定内压的水压试验。”为什么说涡流探伤也是一种致密性试验呢?这还得从涡流探伤检测的基本原理谈起。 1、涡流检测的原理:涡流检测(ET)是常规无损检测技术之一,它适用于导电材料如铁磁性和非铁磁性的型材和零件以及石墨制品的检测,能发现裂缝、折迭、凹坑、夹杂、疏松等表面和近表面缺陷,通常能确定缺陷的位置和相对尺寸,但难于判定缺陷的种类。涡流检测在型材(如管材、棒材、线材)的探伤、材料分选、测厚、测定试件的物理性能等方面都有广泛的应用。涡流检测是以电磁感应理论为基础的,一个简单的涡流检测系统包括一个高频交流电压发生器,一个检测线圈和一个指示器。高频电压发生器(或称为振荡器)供给检测线圈以激励电流,从而在试件(管材)及其周围形成一个激励磁场,这个磁场在试件中感应出旋涡状电流称为涡流;试件中的涡流及产生自己的磁场,涡流磁场的作用削弱或抵削激励磁场,从而产生磁场的变化。这种变化取决于线圈与和管材间的距离、管材的几何尺寸、电导率和磁导率以及管材的冶金和机械缺陷。当管材通过线圈时,由于管材的这些参量的变化,会引起电磁效应的变化而产生电信号,信号经过放大和转变,进行报警,记录和分选,最终可达到管材探伤的目的。 2、趋肤效应和趋肤深度直流电在导体内流过时,它在导体横截面上的电流密度分布基本上是均匀的,但是当交流电在导体内流过时,它在导体横截面上的电流分布是不均匀的。表面层电流密度最大,愈进入导体中心其电流分布随着距离表面的浓度增加而衰减,此种现象称为交流电的趋肤效应。交流电在导体横截面上的电流密度分布是按指数函数规律衰减的,即: 式中:Io--表面电流密度,安培/米2 ;I--距表面深度δ处的电流密度,安培/米2;μ--导体的磁导率,亨利/米;σ--导体的电导率,1/ 欧姆·米;f--频率,赫芝;δ--趋肤深度,米;e--自然对数的底,e = 2.718 ……;趋肤效应的大小是以趋肤深度δ来描述,即电流密度减少到表面电流密度的1/e =37% 时的密度,就是:当I/Io = I/e = e -1 时,则 上式表明,趋肤深度δ是与频率f的平方根成反比,f愈大则δ愈小。在涡流检测中,工件的电导率和磁导率是不变的,唯一可改变的是激励电流的频率,因此,通过改变电流的频率即可检测出不同深度的缺陷。在实际涡流探伤时,由于探伤工艺的需要,上式的物理意义有所变化。如导体的磁导率μ用相对于磁导率μr表示,若是铁磁性材料经饱和磁化后,μr ≈ 1;交流电源频率f用激励频率fd表示;导体的电导率用试件的电导率σ表示,单位改为1/微欧·厘米,或用试件的电阻率P表示,P = 1/σ 。此时,涡流探伤的标准趋肤深度d可用下式表示: 例如:GB3087-82标准中20号钢Φ51×3钢管,材质为低碳钢,查表可知P = 16.9(微欧·厘米);若采用5KHz的激励频率在理论上具有的检出厚度为: 从理论计算中看出,当采用上述探伤工艺时,Φ51×3钢管的全部壁厚都处在有效探伤检出范围之内,从理论上讲不会漏检。 3、端部效应在涡流检测中,由于工件的几何形状(边缘)急剧改变而引起邻边磁场和涡流干扰,将掩盖着一定范围的缺陷的检出。这种现象称之为端部效ND钢管应。由于端部效应的存在,在钢管探伤时,当管子的端部(头和尾)进入或离开检测线圈时,对于位于靠近管子端部的缺陷,将失去灵敏度,管子端部通常存在着一段肓区。因此,钢管涡流探伤都是整根进行的,ND钢管生产工艺上是先涡流探伤,后切管下料。 4、涡流检测线圈检测线圈是涡流探伤的传感器,它的主要作用是:在导线工件上建立磁场,激励出涡流,传递探伤信息。检测线圈基ND钢管本形式有三种:穿过式,内插式和点式。穿过式是线圈环绕被检测工件外部,让工件在其中自由通过。管材探伤主要是采用穿过式。这种线圈较适于快速自动化检测,也可采用点式线圈使其与钢管作相对螺旋运动。应当指出的是涡流探伤的灵敏度是随着缺陷的埋藏深度(或者是线圈与试件的间隙)的增加而降低。为了提高探伤灵敏度就应尽量减少线圈与钢管之间的间隙,但是如果间隙太小会阻止钢管在线圈内自由通过,ND钢管或者损坏线圈。线圈与钢管之间间隙的大小可用穿过式线圈填充系数η来表示,它是试件截面积与测量线圈有效面积之比,通常认为η≥0.7 。 5、涡流探伤对检出缺陷的敏感性我国国家标准GB7735-87《钢管涡流探伤方法》是适用于锅炉、船舶、石油、化工等设备用圆形无缝钢管涡流探伤的标准。标准规定对钢管作全表面探伤时,采用穿过式线圈,被探钢管的最大外径不大于180mmND钢管 ,人工缺陷采用钻孔。由于涡流探伤方法不是一种缺陷深度的绝对测量方法,而是一种相对检测方式,也就是对探伤结果的判定是借助于对比试样的人工缺陷与自然缺陷显示信号的幅度对比法即当量比较法来判定钢管缺陷。人工缺陷形状分为两种,一种是穿过管壁并垂直于钢管表面的孔。另一种是平行于钢管纵轴且侧边平行的槽口。钻孔人工缺陷最能摸拟ND钢管钢管表面的凹坑,短而严重的起皮以及横向裂纹等缺陷或伤痕,所以,用以代替水压试验的涡流探伤多采用钻孔人工缺陷。而ND钢管槽口缺陷则能模拟自然的纵抽裂纹等缺陷。钢管涡流探伤时需要制备对比试样,对比试样的钢管应与被探钢管的公称尺寸相同,化学成份、表面状况及热处理状态相似,即ND钢管要有相似的电磁特性。钢管的弯曲度(直线度)应不大于1.5‰,表面无氧化皮,且长度应能满足探伤设备的要求。对比试样上的人工缺陷为五个,其中三个处于对比试样的中间部位,沿圆周分布互为120°,彼此之间的轴间距离不小于200mm ,另外两个距两端不大于200mm ,以检验端部效应。由此可见,只要涡流探伤的工艺方法得当,对于薄壁钢管而言,是完全可以检测出金属断面厚度中存在的各种缺陷,因此可以说,钢管的涡流探伤同样也是一种材质的致密性试验,与钢管的水压试验具有等效性。GB7735-87标准规定:A级适用于代替水压试验。



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