我国冷拔无缝钢管内外探伤技术的基本知识

      在探伤技术领域，冷拔无缝钢管是指外径大于φ80mm的钢管。冷拔无缝钢管是石油、化工、热力、锅炉、机械液压等行业重要用材。随着国民经济的发展，我国在“十一五”期间，冷拔无缝钢管的需求量大幅度增加，并明显呈现出大口径化的发展趋势。特别是对于要求耐腐蚀、抗挤压的油井管和大口径高压锅炉管及高质量的石油裂化管、石油石化输送管线管等，将随着 对能源基础设施投入的加大而成为需求的热点。由此，保证产品出厂质量的无损检测提出了方法和技术上的新课题。
     水槽式超声检测是采用钢管螺旋前进式，超声探头固定不动。通过水槽和被检钢管的底部充分水耦合的特点，保证耦合层的厚度不变。但是因为超声主要检测内部缺陷对表面和次表面缺陷存在盲区，导致无法检测，再加上采用螺旋前进式，对于12m长的钢管需要占空间30m的场地等不足，一直影响钢管检测方法的选择和。
    因此，国内外对于冷拔无缝钢管的探伤，一般采用漏磁法或水压实验。在国内，尚没有性能良好的适合冷拔无缝钢管的漏磁探伤设备出品，一旦使用即需要进口。进口漏磁探伤设备价格昂贵，对于国内的大多数企业难以接受;而水压试验效率低、劳动强度大，特别是当操作者责任心不高时，水压检验形同虚设。可见，实现冷拔无缝钢管的探伤已经成为冶金钢管行业亟待解决的课题。
冷拔无缝钢管的特点是直径大，壁厚相对较厚，因此根据这一特点充分利用超声检测内部和涡流检测表面和次表面的特点相结合，可实现“无盲区”探伤。通过采用“钢管原地旋转，检测探头前进的组合方式”，不仅解决检测问题，还解决缩小占用场地的空间。
在自动探伤中，提离效应和稳定耦合层对探伤的影响往往成为棘手的问题。在自动探伤中，提离效应和稳定耦合层是引起漏检和误报的主要原因。不管是漏检或误报，都影响检测的可靠性。长期以来，在自动探伤的实际应用中，由于提离波动引起检测可靠性下降的问题或者由于水耦合层的厚度变化，一直是困扰着这种技术正常使用的“瓶颈”。
    通常，解决提离效应的办法主要有:探头的机械跟踪法、探头线圈的桥式接法、改变检测线圈LC回路的电容值和使用多频检测技术等。除机械跟踪法外，其他的几种解决办法，通过改进探头和仪器来得以实现，但机械跟踪只能改进探头架，来防止提离间隙的变化。在实际工业应用中，探头机械跟踪法是常用的克服提离效应影响的方法。常见的探头机械跟踪模式有两种:一种，是采用辊轮限位与汽缸或弹簧顶推相结合的方法，使检测探头与被检工件表面之间保持恒定距离。虽然这种方法对抑制提离效应能起到较好的作用，但同时会使振动噪声加大。另一种，采用探头机械跟踪的方式，是利用测距探头及时地测量出检测探头提离间隙的波动情况，并用测距号来控制和驱动步进电机等动力装置带动检测探头动作，以保证探头与被检工件之间的间隙恒定。这种方法适用于板材或坯材等平面扫查探伤，缺点是由于机械动作的反应速度比较慢，而且还比较复杂。
把探头装入一个探头小车中，并采用二级弹簧顶推的方法使检测探头与被检工件表面之间始终保持一定的距离。从实验结果来看，探头的随动性比较强，基本保证了探头与被检测钢管表面之间的距离恒定，探伤也取得了较好的效果。通常，解决水耦合层的办法主要有:固定水槽箱、稳定水喷装置。由于采用钢管旋转探头前进的方式，冷拔无缝钢管的长度一般在10m左右。因此必须考虑采用稳定水喷装置，如增加流量口的直径，降低流量口和钢管的高度，减少水花。目前常规的解决办法也只能这样，但解决的效果是在可以接受范围内

 厚壁无缝钢管纵向开裂的原因很多，既有材料原因，也有工艺原因。以厚壁无缝钢管为例，如果厚壁无缝钢管塑性差或退火不好，纵向开裂的概率会增加，但其根本原因是冷拔厚壁无缝钢管残余应力大。

       根据开裂力学的概念，构件的开裂是内部裂纹形成和扩展的结果。厚壁无缝钢管的纵向裂纹基本为脆性裂纹，其裂纹形式为开口型。

       一般情况下，金属裂纹的存在是不可避免的，但在相同的材料条件下，裂纹的产生取决于构件的拉应力。影响构件的拉应力既可以在构件外部加载，也可以存在于构件的残余应力中。

       冷拔后，特别是空拔后，残余应力较大，表现为厚壁无缝钢管外表面附近的切向和轴向的拉应力，其值可以达到大值。根据上述抗拉开裂机理，可以得出厚壁无缝钢管外表面附近的切向残余应力对厚壁无缝钢管纵向开裂起着关键作用。