浅谈锅炉用热轧无缝钢管质量缺陷检测方法

周荣兴

摘要：锅炉用无缝钢管使用前，对管材加工成形工艺中一般都用计算机在线预报、检测钢管质量的环节来保证管材的使用质量。文章简述了钢管常规无损检测法的原理、应用及其检测的局限性，组合无损自动探伤检测法及ANSYS有限元分析软件的应用，以此达到激发检测人员对如何提高管材表面质量缺陷检测精确性的问题的认识和思考的目的。

关键词：用无缝钢管；检测方法；组合无损探伤；分析软件

对有缺陷的钢管进行准确地检测、判定，是工厂为保证产品的质量，提升自身的市场竞争力所必须要进行的工艺环节。很多学者和检测人员对如何优化锅炉用无缝钢管质量检测方法及改进检测方法的问题都进行相关研究。以如何提高锅炉用于缝钢管表面质量缺陷检测的精确性为核心内容，而进行的一些研究也给钢管生产者进一步提高检测准确率，增强了信心。

1、锅炉用热轧无缝钢管质量缺陷

在《钢铁产品标准工作手册》中对锅炉用无缝钢管的产品质量缺陷进行了详细的介绍，具有重要的参考价值，这本书中列举了热轧无缝钢管的19种质量缺陷，如发纹、毛刺、折叠、裂缝、凹陷等，对锅炉用无缝钢管的质量控制具有重要的指导意义。到目前为止，这些缺陷已经发生了很大的变动，比如“毛刺”，钢管端口的毛刺只需要简单的进行处理就可以消除，因此已经不再算做是管材的缺陷。

2、常规无损检测

无损检测法就是用物理的方法来检测管材内部或表面的结构、状态和性能，从而判断被检测钢管是否满足管材的基本规格，避免由于钢管存在质量问题，而影响其加工质量。一般来说，这种常规的检测方法不损坏检被检钢管内部结构，主要包括超声波检测法、涡流探伤以及漏磁检测，下文分别对这三种常规检测方法进行分析。

1.1超声波检测法

超声波检测法主要基于电磁效应的原理。在检测的过程中，将超声波发射进入管内，超声波在管内传播时，遇到管内表面缺陷时，会引起超声波波形发生一定变化，造成光束衰减或反射，然后根据探伤仪接收到发射回来的超声波的变化来判断钢管内部是否存在缺陷。超声波检测的使用可以有效揭示管道内部的裂纹、缺陷和杂质，其检测灵敏度很高，但是这种检测方法的速度比较慢，难以在管道生产线上实现快速批量检测，只能应用于高质量油管的离线测试。

1.2涡流探伤

采用涡流检测方法会在管道末端形成一定长度的检测盲区，约0.2m，产生这种现象的原因是涡流探伤检测方法本身有一定的局限性，常见的涡流检测设备根据检测探头分为两类：一种是点式探头，另一种是穿过式探头。在检测中，点探针以螺旋方式前进，所以说这种检测方法需要更长的检测时间，并且检测效率低。穿过式探头结构简单，能够快速检测管道的裂纹、凹陷和外弯等缺陷，灵敏度高，所以说这种方法被广泛应用与钢管的检测中。

1.3漏磁检测

漏磁检测方法是检测管材被磁化部分的漏磁场，在管表面存在缺陷，通过漏磁检测发现钢管的缺陷，漏磁检测方法通常有两种磁场测量和磁粉检测，通过传感器获得磁场测量方法中的泄漏磁场信息，实现自动探伤，适用于大量钢管的自动检测。磁粉探伤方便了钢管外表面的检测，还检查了钢管表面上的裂纹、褶皱、重皮、毛发线和针孔的检测灵敏度。

3、组合无损自动探伤检测

通过对传统无损检测方法的熟悉，我们认为任何传统的无损检测方法只能检测到钢管中的某些特定缺陷，但是不可能检测到钢管中的所有缺陷。因此，有检测人员提出了各种无损检测方法的组合，以最大限度地检测钢管中存在的所有缺陷。通过理论分析和在线实践测试，得出結论：通流涡流探伤方法与漏磁探伤方法的结合可以有效地检测出钢管中的主要缺陷。在大多数钢管质量检测实践中，这种组合探伤技术能够满足标准和用户对钢管质量检测的要求。理论分析表明，该漏磁探伤方法可以检测钢管纵向各种缺陷，并可根据检测速度的具体需要选择和设置检测传感器，机头也可以调整，它可以满足生产线上检测管道缺陷的速度要求，适用于速度涡流检测方法。所以说，将各种无损检测方法进行有效的结合能在很大的程度上提高钢管缺陷的检测效率，并保证检测的准确性，但是其还是存在一些问题，比如检测效率低、准确性有待于提高等问题。

4、ANSYS有限元分析软件在漏磁检测法中的应用

随着技术的飞速发展，钢管质量的竞争日趋激烈，仅凭直观和经验的方法，市场上购置的管道质量要求就无法得到保证。ANSYS软件在钢管检测中的应用不仅节省了时间和人力，而且提高了检测质量。ANSYS软件是一个多功能有限元分析软件，它将结构、电场、流体、声场和磁场分析集成到交互式操作菜单环境中。在漏磁检测方法中，主要分析钢管缺陷附近的漏磁通。利用ANSYS有限元分析软件中的相关电磁计算方法建立了待测钢管的漏磁检测有限元分析模型。有限元分析使缺陷处的漏磁信号几乎与实际测量信号相同。ANSYS有限元分析软件的应用使得工厂质检员锅炉用无缝钢管缺陷的检测更加全面和准确，从而提高了漏磁检测的质量。软件分析过程分为三个步骤：（1）使用软件预处理模块中的实体建模和网格划分工具构建有限元模型。（2）解决方案由分析和计算模块完成。（3）计算结果由软件后处理模块以图表和曲线的形式显示。

5、目前锅炉厂钢管质量检测方法发展的状况

目前，相关检测人员对锅炉用无缝钢管表面质量检测方法进行了不懈的研讨。例如，天津大学的学者对可以实现在线交变磁通泄漏检测的系统进行了研究。合肥工业大学研究了使用相关计算机技术检测折叠缺陷的方法。这些努力使锅炉厂在管道表面质量检测技术和检测设备的改进方面取得了显着成就。目前锅炉厂钢管检测技术的发展具有以下特点：

1.大部分钢管标准已达到国外先进标准，大大提高了钢管的质量，与国际水平的差距越来越小。

2.无损检测技术发展迅速。已经出现并应用了一些新的无损检测技术，如红外热波，超声波相控阵，激光，磁记忆无损检测方法，微波无损检测方法等。

3.实用探伤设备的开发和制造才刚刚开始。许多锅炉厂进一步提高了钢管产品的表面质量检验成果，消除了人工检验安全性，缺陷检测和生产效率方面的一些缺陷。一般来说，他们从国外引进了检测设备，以满足市场的需求。

6、结语

综上所述，当今世界各个领域内的技术和知识都是相互影响、相互支撑的，锅炉用无缝钢管表面质量检测技术的发展也将趋于更加地成熟和完善。但基于锅炉厂钢管表面质量检测技术的发展现状，提高缺陷检测精确性的技术研究仍然十分必要，并且缩小与国外先进的无损探伤检测设备制造水平的差距也是当前锅炉厂检测人员面临的紧迫任务。