- Ispezione ad ultrasuoni durante il processo di produzione di tubi saldati ERW
Il controllo ad ultrasuoni è attualmente il principale metodo di controllo non distruttivo nel processo di produzione dei tubi saldati ERW. Le sue principali aree di applicazione includono: 1) Collaudo ad ultrasuoni in linea di lamiere di acciaio. 2) Ispezione online ad ultrasuoni dei cordoni di saldatura dopo la saldatura ERW e rimozione delle bave interne ed esterne. 3) Ispezione offline delle saldature ERW. 4) Test ad ultrasuoni delle estremità dei tubi saldati ERW.
1. Ispezione online ad ultrasuoni di piastre di acciaio
Il rilevamento in linea delle onde ultrasoniche di piastre di acciaio utilizza generalmente sonde a doppio cristallo o policristalline, accoppiate con film d'acqua o metodi di immersione in acqua locale. Il suo scopo principale è rilevare difetti stratificati nella piastra di acciaio che sono paralleli alla superficie della piastra di acciaio. Esistono due metodi di scansione principali: il primo, scansione lungo linee parallele nella direzione di laminazione; in secondo luogo, la piastra d'acciaio si muove linearmente lungo la direzione di laminazione e la sonda si muove alternativamente perpendicolarmente alla direzione del movimento del tubo d'acciaio, formando una scansione a forma di "z". Poiché nella successiva saldatura ERW il bordo della lamiera d'acciaio forma una saldatura, il rilevamento dei difetti in questo caso è particolarmente importante nel controllo a ultrasuoni della lamiera d'acciaio. Gli standard e le specifiche pertinenti richiedono la scansione del 100% del bordo della piastra in acciaio. Nel lavoro reale, generalmente, ciò viene assicurato aumentando il numero di sonde sul bordo della piastra di acciaio.
2. Ispezione in linea ad ultrasuoni delle saldature
L'ispezione online a ultrasuoni della saldatura ERW viene eseguita dopo la saldatura e la rimozione delle bave interne ed esterne. Comprende principalmente due parti: in primo luogo, utilizzare la scansione A o la scansione B per rilevare l'effetto raschiante delle bave interne ed esterne. Rispetto alla scansione A, la scansione B può visualizzare la morfologia della parete interna della saldatura dopo aver rimosso le bave interne in tempo reale e la visualizzazione grafica è più intuitiva; in secondo luogo, l'onda longitudinale è incidente obliquamente e l'onda trasversale generata dalla sua rifrazione nel tubo saldato viene utilizzata per rilevare difetti di saldatura. Poiché in questo momento la temperatura di saldatura è relativamente elevata, l'ispezione in linea utilizza generalmente sonde ad alta temperatura e utilizza il metodo di immersione in acqua locale.
3. Ispezione offline a ultrasuoni della saldatura e ispezione dell'estremità del tubo
I test a ultrasuoni offline delle saldature ERW vengono generalmente eseguiti dopo i test idrostatici e la smussatura e vengono utilizzati principalmente per rilevare difetti longitudinali nella zona di saldatura e interessata dal calore. Per migliorare l'efficienza del rilevamento, viene generalmente utilizzato il rilevamento automatico. A causa dell'influenza dell'area cieca all'estremità del tubo nel rilevamento automatico. Successivamente viene solitamente aggiunta la scansione manuale ad ultrasuoni delle saldature. Il contenuto dell'ispezione delle estremità dei tubi comprende principalmente il rilevamento delle saldature delle estremità dei tubi, dei difetti stratificati del materiale di base delle estremità dei tubi e dei difetti assiali e circonferenziali. Il rilevamento di difetti stratificati utilizza generalmente sonde divise, mentre i difetti assiali nella saldatura e nel materiale di base vengono scansionati e i difetti circonferenziali vengono spesso scansionati con una sonda obliqua.
- Selezione dei parametri di processo per il test ad ultrasuoni delle saldature ERW
Il test ad ultrasuoni delle saldature ERW comprende principalmente due metodi: test automatico e test manuale. Attualmente, il rilevamento automatico delle saldature ERW adotta principalmente due forme: rilevamento della sonda a ruota e rilevamento locale dell'immersione in acqua. L'ispezione automatica presenta i vantaggi di un'elevata efficienza di rilevamento e di un'elevata velocità, ma non favorisce il posizionamento preciso dei difetti e l'analisi qualitativa e quantitativa; in confronto, l'ispezione manuale è più flessibile, non solo è possibile localizzare accuratamente i difetti, ma anche condurre analisi qualitative e quantitative dei difetti attraverso le caratteristiche dell'eco e le forme d'onda dinamiche. I difetti rilevati dalle onde ultrasoniche automatiche vengono generalmente ulteriormente confermati utilizzando metodi manuali. I parametri di processo che devono essere considerati per i test a ultrasuoni delle saldature ERW includono l'angolo di rifrazione, l'ampiezza del raggio sonoro e la frequenza di rilevamento.
1. Selezione dell'angolo di rifrazione
Il controllo ultrasonico delle saldature ERW adotta generalmente onde longitudinali con incidenza obliqua. Il rilevamento si ottiene generando onde trasversali attraverso la conversione della modalità d'onda nel pezzo e nella saldatura. Le due condizioni fondamentali sono: 1) Onde trasversali pure vengono eccitate nel metallo base e saldate. 2) Il raggio sonoro dell'onda trasversale scansiona la parete interna del tubo d'acciaio.
2. Selezione della frequenza di rilevamento
La gamma di frequenza dei test a ultrasuoni è ampia, generalmente 0.5-10MHz. La scelta della frequenza dovrebbe considerare principalmente i seguenti fattori:
(1) La sensibilità del rilevamento ultrasonico è circa la metà della lunghezza d'onda. Aumentare la frequenza è utile per individuare difetti più piccoli. Inoltre, maggiore è la frequenza, minore è l'ampiezza dell'impulso e maggiore è la risoluzione.
(2) L'alta frequenza, la lunghezza d'onda corta, il piccolo angolo di semidiffusione, la buona direttività del raggio sonoro e l'energia concentrata sono utili per scoprire e localizzare i difetti. Ma a parità di dimensioni del chip, maggiore è la frequenza, maggiore è l'area del campo vicino, il che è più dannoso per il rilevamento.
(3) All'aumentare della frequenza, l'attenuazione della diffusione e dell'assorbimento delle onde ultrasoniche aumenta notevolmente, il che è dannoso per il rilevamento.
Durante il test, vari fattori devono essere considerati in modo completo e la frequenza dei test dovrebbe essere scelta in modo ragionevole. Per i tubi saldati ERW, il materiale di base è generalmente costituito da coil laminati a caldo con grana relativamente fine. La larghezza della zona di fusione della saldatura e della zona interessata dal calore dopo il riscaldamento a induzione e lo stampaggio per estrusione è stretta e la sua dimensione del grano è sostanzialmente la stessa di quella del materiale di base. Nel lavoro reale, per ottenere una risoluzione più elevata, dovrebbe essere selezionata il più possibile una frequenza più alta garantendo allo stesso tempo la sensibilità di rilevamento, generalmente tra 2,5-5MHz.
- Blocco di prova di riferimento
Il blocco di prova di riferimento costituisce la base per determinare la sensibilità dei test ad ultrasuoni delle saldature ERW. Gli standard API 5L e GB/T9711 richiedono l'uso di blocchi di prova comparativi con scanalature N10 o fori verticali da 3,2 mm per riflettere artificialmente i test a ultrasuoni delle saldature dei tubi in acciaio. Come criterio per la determinazione del difetto viene utilizzato il 100% dell'eco corporeo.
- Conclusione
(1) Nei test a ultrasuoni dei tubi saldati ERW, al fine di garantire che le onde trasversali pure siano eccitate nei tubi saldati e scansionino la parete interna dei tubi saldati, il limite inferiore dell'intervallo dell'angolo di rifrazione delle onde di taglio dei tubi saldati è di 33,2 gradi, ed il suo limite superiore dipende dal rapporto tra i diametri interno ed esterno r/R dei tubi saldati. Cambia con il cambio di r/R. Maggiore è il valore di r/R, più ampio è il suo intervallo.
(2) Quando l'angolo di rifrazione del raggio sonoro della parete interna del tubo saldato è di 45 gradi, ha un'elevata sensibilità di rilevamento per difetti di apertura superficiale nella zona di saldatura e interessata dal calore. Tuttavia, per tenere conto del rilevamento dei difetti dell'area radiale all'interno della saldatura, per la scansione dovrebbero essere utilizzati anche raggi acustici a onde trasversali con ampi angoli di rifrazione.
(3) L'ampiezza del raggio sonoro della squadra di tiro deve essere considerata complessivamente in base all'angolo di rifrazione delle onde trasversali e al diametro del tubo d'acciaio. È necessario garantire che il bordo superiore del raggio sonoro non ecciti le onde superficiali nel tubo saldato ed evitare il verificarsi di onde longitudinali rifratte nel tubo saldato.
