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

含碳量决定冷拔无缝钢管材质的钢号

   冷拔无缝钢管低碳钢--含碳量一般小于0.25%，如10、20钢等；

   冷拔无缝钢管中碳钢--含碳量一般在0.25～0.60%之间，如35、45钢等；

   冷拔无缝钢管高碳钢--含碳量一般大于0.60%。此类钢一般不用于制造钢管。

    实际上，冷拔无缝钢管之间的含碳量并没有明显的界限。 
    其硫（S）、磷（P）杂质元素含量一般控制在0.035%以下。若控制在 0.030%以下者叫高级优质钢，其牌号后面应加“A”，例如20A；若P控制在0.025%以下、S控制在0.020%以下时，称特级优质钢，其牌号后面应加“E”以示区别。对于由原料带入钢中的其他残余合金元素，如铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）等的冷拔无缝钢管含量一般控制在Cr≤0.25%、Ni≤0.30%、Cu≤0.25%。有的牌号锰（Mn）含量达到1.40%，称为锰钢。
“Q”是屈服的“屈”字的汉语拼音大写字头，其后数字为该牌号小屈服点（σs）值，其后的符号是按照该钢杂质元素（硫、磷）含量由高到低并伴随碳、锰元素的变化而分为A、B、C、D四等。

    此类冷拔无缝钢管产量 ，用途很广，多轧制成板材、型材（圆、方、扁、工、槽、角等）及异型材以及制造焊接钢管。主要用于厂房、桥梁、船舶等建筑结构和一般输送流体用冷拔无缝钢管。此类冷拔无缝钢管一般不经热处理直接使用。

齿轮专用冷拔无缝钢管常用材质的标准

    一般有低碳钢如20#钢，低碳合金钢如：20Cr、20CrMnTi等，中碳钢：35#钢、45#钢等，中碳合金钢：40Cr、42CrMo、35CrMo等，都可以称为齿轮钢。这类钢材通常按照使用要求经过热处理之后都具备良好的强度、硬度、和韧性，或者是表面耐磨而心部有良好的韧性耐冲击。
淬透性是齿轮钢的重要性能指标之一，它主要是保证不同大小齿轮的心部硬度，且有利于控制齿轮热处理变形。冷拔无缝钢管的淬透性和淬透性带宽的控制，主要取决于化学成分及其均匀性。也就是对淬透性影响大的元素如碳、锰等的控制，根据钢中碳和合金元素对淬透性各点硬度值的影响，确定该钢的内控成分范围。
    冷拔无缝钢管中存在的氧化物和硫化物夹杂、有害元素如氮、氢、氧等，会降低冷拔无缝钢管的力学性能，恶化钢材的工艺性能，从而影响汽车渗碳齿轮的使用寿命。
目前，国内外对齿轮钢的氧含量要求控制在20×10-6以下，国际先进水平是在12×10-6以下，而国内有些冷拔无缝钢管厂已达到15×10-6以下。
   晶粒大小是齿轮钢的一项重要指标。齿轮钢中细小均匀的奥氏体晶粒，淬火后得到细马氏体组织，明显改善齿轮的疲劳性能，同时减少齿轮热处理后的变形量。齿轮钢晶粒度要求≥6级，通常是在冶炼时控制钢中残余铝含量达到细化晶粒的。
1）42CrMo冷拔无缝钢管具有强度高、淬透性高、韧性好、淬火时变形小、高温时有高的蠕变强度和持久强度等特点。
   用于制造要求较35CrMo冷拔无缝钢管强度更高和调质截面更大的锻件，如：机车牵引用的大齿轮、增压器传动齿轮、压力容器齿轮、后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹；也可用于2000m以下石油深井钻杆接头与打捞工具；并且可以用于折弯机的模具等。
2）20CrMnTi冷拔无缝钢管是性能良好的渗碳钢，淬透性较高、经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部?具有较高的低温冲击韧性、焊接性中等、正火后可切削性良好。
用于制造截面<30mm的承受高速、中等或重载荷、冲击及
摩擦的重要零件；如：齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。 是18CrMnTi的代用钢，广泛用作渗碳零件，在汽车.拖拉机工业用于截面在30mm以下；承受高速.中或重负荷以及受冲击.摩擦的重要渗碳零件；如齿轮.轴.齿圈.齿轮轴.滑动轴承的主轴.十字头.爪形离合器.蜗杆等。