超声波检测技术在不锈钢无缝管质量检测中的运用

  超声波无损检测是工业上最常用的无损检测方法，通过声波束检测工业零件的缺陷。随着现代工业的进步，尤其是在航天航空高速发展的当下，无损检测技术与评价越来越重要，它的应用极其广泛，并且能有效的使工业制造业的质量得到控制。由于新材料和测试技术的发展，也为无损检测技术提供了新的可能性。在不锈钢无缝管工业迅速发展的中国，超声波无损检测技术更是尤为重要。

  不锈钢无缝管是具有中空截面，大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等用钢管制造环形零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工工时。

一、超声波无损检测概述

  随着时代的变革和工业的迅速发展，人们越来越重视工业制造质量，无损检测也得到了进一步的发展。无损检测利用了声波、光、磁和电等特性在不损害被检工件性能的前提下，检测工件的缺陷性，并且可以测量出工件缺陷大小、缺陷的位置和工件的固有性质。这不仅控制了工业工件的安全性能、还提升了工业生产部门的可靠性，为工业制造评价提供了详细有效的数据。

  超声波无损检测最早起源于苏联，1929年苏联科学家利用超声波的连续穿透研制出了世界上第一台超声波检测装置，让超声波进入了工业领域。二战时期超声波的无损检测更是得到了进一步的发展，二战时期英国、美国分别在1944年、1946年制造出A型脉冲发射式超声波探伤仪。到20世纪50年代，A型脉冲发射式超声波探伤仪在世界上的发达国家得到了广泛的应用，尤其在当时钢铁、铁路和造船高速发展时期，超声波探伤仪更是必不可少的检测仪器。时至今日，国际许多知名的公司如美国的METEC、西班牙的TECHATOM等所研发生产的检测系统在信号采集、分析和成像处理的技术领域一直处于世界的领先地位。超声波无损检测一路走来也是一波三折，从无损探伤，慢慢转变为无损检测，到现在的无损评价；由最初仅限检验工业零件的缺陷；到20世纪成长到能进一步的检测出工业零件的缺陷的大小和位置及类型；直至今日超声波无损检测仪能对工业零件做出全面综合的评价，不仅能检测出工业零件的顾有属性以及状态，还能评估出工业零件的发展趋势。也因此无损超声波检测更全面的保证了材料的质量、从而使工业制造质量达到有效的控制。

  纵观现在的工业发展和生活，航天航空的发展成为各个国家的重中之重，铁路、航母以及简单的机械制造都广泛的应用到了超声波无损检测仪，它不仅运用极其广泛，并且还能为企业带来显著的经济效益。

二、超声波检测的利与弊和变革

  超声波检测是无损检测中研究和技术领域应用最活跃的方法之一。优点：超声波的检测范围广、声波波长短、方向性好而且穿透性强，对于工业零件的缺陷定位准确，检测的深度大，并且对人体不会造成危害，更不会对工业零件造成性能的损害；缺点：以往超声波技术依赖具体的检测工艺和方法，同时超声波检测还存在对工业零件的缺陷的定量、工件的定性、定位和缺陷检测出的概率，还有漏掉的检测点、检测结果的重复等等问题。

  为了更高效的使超声波检测得到利用，先后研制出了相控阵超声波和激光超声波，以及电磁超声波，还有空气耦合超声波，并且后期随着机械相控超声成像技术的发展超声成像技术也得到了突破性的发展。目前超声波无损检测，在自动化控制以及超声波信号的数字化处理方面，都在不断的致力发展，在诊断智能化多种成像技术方面更是被确定为一大突破方向。

  现在各行业在自动化的变革下，自动化不但能节约大量的工业成本，还能带来大量的商业效益，而自动化的作业自然少不了先进的无损检测设备。而由于商业的推动超声波无损检测仪也做出了进一步的突破，超声波检测流水线信号数字化的处理，有效的过滤掉了超声波回波中夹杂的杂音，使得超声波能更准确的检测出工业零件缺陷的特有属性进行分析，这极大的提高了数据的准确性，降低了原有的工作量。

  随着工业化的需求，超声波不仅在自动化、人工智能、现代数字信号处理以及超声波成像技术力求更进一步，还在外形尺寸上不断的寻求突破，做到更小、更智能、更轻便、更准确。

三、不锈钢无缝管

  无损超声波检测的方法也很多样性，从不同角度可以分成穿透法和脉冲法，还有共振法；从探入的多少又可以分为单探头法和双探头法等方法。随着社会的发展，工业的进化，城市的建设也越来越多样化和严格化，而钢材作为其重要的原材料，在人类历史的进程中更是起到不可忽视的作用，尤其是无缝钢管作为天然气、石油等固体物料的输送流体管道，相比于其他实心钢材，在抗弯扭强度相同的情况下，它的重量更轻，造价成本更低，是一种经济的截面钢材。

  不锈钢无缝管不仅能用作传输管道，还被广泛利用于制造机械零件，大到石油钻杆、小到环形零件，甚至各种常规武器的机管、炮筒等都能见到他的身影。在高速发展的工业进程中，无缝钢管的出现不仅大大的缩短了加工时间，而且能更加高效的利用材料，节约制造材料，简化了制作工艺。但从现如今的国内外市场来看现有的钢管制造产量已经远远高于需求水平，因此刺激了国家对钢铁市场进行了优化，引发行业竞争，而超声波无损检测作为无缝钢管中的一道重要的检测技术，更是成为了行业筛选的重要指标。

四、无缝钢管的市场与超声波无损探伤在无缝钢管中的运用

  近几年我国的不锈钢无缝管产业进入了一个全新的时代，在经过了十几年的技术经验的积累，中国的无缝钢管产业居世界前列。2008年金融危机爆发，致使全球主要金融市场出现资金流动严重不足，在这样的环境下我国的无缝钢管行业的产量一直保持70%左右。并且随着科技的进步，我国的不锈钢无缝管企业的生产工艺水平得到进一步的提升。但是在此之后我国的产量增速减慢，销售量出现下滑，产能过剩的问题逐渐的凸现出来，很多企业出现严重的亏损。

  2014年全球经济的低迷，更是让钢管行业出口成为“重灾区”，而随着众多的中小民营企业的倒下，消费状况日渐低迷。品种、规格、特点等成为了企业突破窘境的突破口，而先进的超声波探伤设备，由近几年的飞速发展，更是成为了无缝钢管质量中的一项重要指标之一。利用数字超声波无损探伤设备，采用横波反射法在钢管和探头移动的状态下，通过特定的干扰源激发超声波，使其在介质中传播并收集数据；而当超声波出现反复的折射和反射现象时，即检测不锈钢无缝管存在多个界面，并且存在某些缺陷。可以用脉冲反射法进行检测，当脉冲在两个声阻不同的地方产生反射现象时，得到无缝钢圈缺陷的位置以及缺陷大小等一系列数据。检测一些大口径的无缝钢管的时候，往往采用脉冲反射法，在这一检测过程中，超声波探伤仪器会产生多个的脉冲，脉冲通过耦合剂和晶体渗透到材料当中，当原有回拨路线发生改变，造成回波时间差异的时候，对仪器反馈的回波时间和声速进行处理，可以准确确定缺陷的位置。

  检测一些小口径的不锈钢无缝管的时候，因为钢管的半径很小，如果采用接触法往往会出现耦合不良、超声波波束严重扩散等情况，从而影响探伤的灵敏度。一般检测小口径的无缝钢管都选择用水浸聚焦探头利用横向超声波束探伤，可以快速准准确的发现材质外表以及隐藏在内部的不足。因为聚焦探头的超声波声束的能量比较集中，能有效的提高检测的灵敏度和分辨率，因此这种方法经常被用来检测小口径的钢管。

五、结束语

  超声波的运用越来越广泛，随着时代的变革和工业的发展，超声波无损检测技术也在不断的提升，与此同时无缝钢管行业也在不断的发展，作为石油、汽车、化工、造船、电力等工业的重要产品，其性能也在不断的提高，以满足各行业的需求，可以说几乎大部分重要的行业都离不开无缝钢管。而且我国的无缝钢管行业产量占世界产量的一半，是名副其实的无缝钢管生产、出口和消费大国，潜力巨大。