无缝钢管缺陷的超声分析研究

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1、无缝钢管缺陷的超声分析研究摘要无缝钢管已经广泛应用于石油、化工、电站、锅炉、船舶、电站、航空航天、建筑以及军工等行业。随着国内各行业对无缝钢管需求的增长，对于无缝钢管缺陷的研究显得越发重要，而对于其缺陷的研究常规的分析方法是做诸如低倍、金相等，而作为与有损检验对应的无损检测通常还停留在探伤阶段。本文就是利用应用最为广泛的超声检测从无损检测角度对无缝钢管缺陷进行检测与分析。本文应用实验室超声检测设备对无缝钢管缺陷进行检测参数优化，检测的目的是为了用超声成像技术来对缺陷进行无损分析；在此基础之上利用VisualC++6.0与Open

2、GL（OpenGraphicsLibrary）对现有超声成像软件进行二次开发，真实的反映缺陷的形貌、方位以及取向，并通过实例对无缝钢管缺陷加以分析。研究主要结论如下：⑴无缝钢管水浸聚焦检测的参数的优化是无缝钢管超声成像的基础，通过一系列的优化实验也暴露出传统超声波形检测的不足之处：波形检测受外界干扰大，对缺陷的判断缺乏直观性与重现性；当量法只是评判自然缺陷当量的依据，却不是缺陷的真实反映，对缺陷缺少整体分析的能力。⑵用超声成像技术对小口径无缝钢管缺陷进行成像检测分析丰富超声检测手段；对实验室现有的超声成像软件进行二次开发改进，实

3、现斜入射超声C扫描成像与三维立体成像，通过成像准确的反映缺陷位置，分布以及形貌为生产反推缺陷的产生提供依据；通过整根无缝钢管缺陷分布，分布与形貌导入建模有限元分析，这就为无缝钢管的安全评定，寿命评估和有限元应力计算等提供了准确的预测依据，从而实现无缝钢管超声无损评价。⑶对小口径无缝钢管缺陷采用无损与有损检测（验）相结合，宏观与微观分析的互补方式对缺陷产生的原因进行反推，有利于实际生产中质量控制。关键词：小口径无缝钢管缺陷；水浸聚焦；斜入射超声C扫描；超声三维成像引言超声检测以检测灵敏度高、声束指向性好、缺陷检出率高以及适用性广等

4、优点已经成为无损检测领域应用最为广泛的检测技术。对于无缝钢管缺陷的超声检测主要采用水浸式聚焦检测方式，相比于其他超声检测方式，它的最大优势在于可以减少由于无缝钢管曲率较大而引起的声束能量扩散损失。作为无缝钢管水浸式聚焦检测关键参数——探头参数、偏心距、水层距离等历来都是超声检测研究分析的重点之一，优化这些参数是能否探测到缺陷的关键，也是实现对小口径无缝钢管缺陷超声无损检测分析的基础。目前针对无缝钢管缺陷的超声检测国内外都有大量的研究，国内大部分生产单位的超声检测依然以波形检测为主，侧重于无缝钢管依照相关标准质量是否合格，而国外主

5、要集中在以工业自动化应用为基础的自动检测技术上，在高速自动化检测的同时用超声成像技术来直观的反映缺陷的位置、形貌以及尺寸等。超声成像扫描分析代替常规波形判定已经成为主流趋势，要实现成像应用最为广泛的是VisualC++6.0与OpenGL（OpenGraphicsLibrary）。前者由Microsoft开发,它不仅是一个C++编译器，而且是一个基于Windows操作系统的可视化集成开发环境（IntegratedDevelopmentEnvironment，IDE）。而OpenGL作为三维计算机图形软件接口，它是一个开放的三维图

6、形软件包，它独立于窗口系统和操作系统，以它为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植。随着计算机技术的不断发展，实现无缝钢管缺陷的三维立体成像也为反推缺陷产生原因与后续无损评价提供依据，丰富了对无缝钢管缺陷研究的手段，也为超声检测由原来的无损探伤向无损评价提供了推动力量。小口径无缝钢管缺陷的超声检测与分析研究第一章绪论1.1课题背景无缝钢管作为一种经济断面钢材，具有较高的屈服强度和耐应力腐蚀性能，从而被广泛应用于石油、化工、电站、锅炉、船舶、电站、航空航天、建筑以及军工等行业[1]。伴随着国民经济的发展，我国目前已成为世

7、界第一的钢管生产大国、消费大国和出口大国[2]，但这并不意味着中国现在是钢管生产强国，有些高级专业钢管还依赖于进口[3]。无缝钢管生产一般经过管坯加热、管坯穿孔、毛管轧制、钢管定径与减径以及精整等工序[4]，这些工序中无论是原料还是加工操作都用可能使无缝钢管产生缺陷，这就对国产钢管的质量检验水平提出更高的要求。由于无缝钢管的工作条件和用途不同，对其形状和尺寸、化学成分、力学性能以及工艺性能等质量指标和技术条件有着不同的要求。各标准中，对产品质量的有关要求主要包括：化学成分、几何尺寸精度、表面与内部质量、物理化学性能、工艺性能和金

8、相组织以及对特殊用途的钢管提出的特殊要求等[1]。其中，钢管的表面与内部质量的检查（验）主要包括人工肉眼检查与有∕无损检测。1.2无缝钢管缺陷的概述我国介绍热轧无缝钢管质量缺陷的主要技术资料是1990年由原冶金工业部情报标准研究所钢铁标准化室编写的《钢铁产品标准