钢管探伤对比试样人工缺陷尺寸的测量方法可行性分析

现代测量与实验室管理 2008年第 4期 文章编号: 1005- 3387( 2008) 04- 0007- 08 钢管探伤对比试样人工缺陷尺寸的测量方法可行性分析 杨建芳 任晓云 (内蒙古包头钢铁公司计量管理处,包头 014010) 摘 要: 由于对比试样人工缺陷是无缝钢管自动超声波探伤设备进行调试、综合性能定期校验测试的基准, 其值的准确 量值传递为现场批量生产的钢管质量等级评定至关重要。本文分析对比试样人工缺陷尺寸的四种测量方法, 得出人工槽复 形法测量准确度较高 ,此测量方法操作简便、经济,经过实践验证切实可行。 关键词: 无缝钢管;超声波探伤;对比试样; 人工缺陷尺寸;量值传递 中图分类号: TH 878 文献标识码: A 0 引言 超声波探伤技术被钢铁行业广泛应用于无缝钢 管的外面、内部缺陷的判定中,钢管超声波是采用 对比试样上的人工缺陷与自然缺陷显示信号的当量 值进行比较判定钢管纵向裂纹的缺陷。而用于定期 校验钢管自动超声波探伤系统综合性能的对比样管 人工缺陷尺寸准确性,是系统量值传递的核心, 保证探伤设备准确无误地对现场批量生产的无缝钢 管进行质量等级评定。 1 对比试样的制作及人工缺陷的形状 根据 GB /T5777- 19965无缝钢管超声波探伤 检验方法6的相关规定, 制作对比试样用钢管的人 员需持有有效的探伤检测证书,对比试样用钢管与 被检验钢管,具有相同的名义尺寸和相似的化学成 分、表面状况、热处理状态和声学性能。另外, 一般 选择用来作对比试样的钢管上不得有影响探伤设备 综合性能测试的自然缺陷。尽量选直线性、表面质量 好的钢管,长度一般选 2. 5m为最佳。可采用电蚀、机 械或人工刻制的方法加工对比试样用钢管上的人工 缺陷,其位置应在试样的中部外表面和两段距端部不 大于 200mm处内、外表面各加工一个平行于轴向的 纵向槽, 3个槽口名义尺寸相同,各人工缺陷位置径 向均相差 120b, 其断面形状为矩形或 / V 0形,见图 1 所示,其中 A= 60b), 有时 / V 0形底部也可呈 / U 0 形, 见图 2所示。当内径小于 25mm时可不加工内 壁纵向槽。 图 1 V形槽口 图 2 U形槽口 2 标准人工缺陷尺寸的要求 对比试样用钢管必须经相关计量检定人员对人 工缺陷的几何尺寸进行准确测量, 符合表 1人工缺 陷尺寸的要求,方可用于钢管自动超声波探伤设备 的调试、综合性能测试和使用过程中的定期校验。 对比试样人工缺陷尺寸的准确计量对钢管质量等级 评定起着至关重要的作用,是量值传递的基准。 表 1 人工缺陷尺寸 级 别 深 度 h /t% 最小 ( mm ) 允许公差 宽 度 长 度 规定值 (mm) 允许公差 (mm ) 推荐适用范围 C3 3 0. 07 ? 10% C5 5 01 07 ? 10% 01 20 ? 15% C8 8 01 15 ? 10% 01 40 ? 15% C10 10 01 40 ? 15% C12 121 5 01 40 ? 15% 不大于 深度 的 二 倍, 最大 11 5mm 5 ? 0. 3 7 ? 015 20~ 40 ? 210 10~ 25 ? 015 20~ 40 ? 210 20~ 40 ? 210 20~ 40 ? 210 航空不锈钢管 冷加工高压锅炉钢管及其他不锈钢管 其他不锈钢管 冷加工高压锅炉钢管 其他用途钢管 备注:表中 h代表人工缺陷深度, t代表钢管名义壁厚 )7) 3 测量方法对比分析 对比试样人工缺陷尺寸几种常见的测量有 光学法、机械剖析法、几何法和复形法。对比分 析如下: 1)光学法受现场条件限制、约束性较大, 只能 用于超声波的人工纵向槽缺陷的长度和宽度的测 量,测量误差为 ? 01022mm。深度无法进行直接测 量,光学法通常多被应用于涡流探伤缺陷孔径的测 量中。 2)机械剖析法是在测量对比试样人工缺陷的 长度和宽度之后,将其断面进行切割测量深度,测量 误差为 ? 1Lm。此种测量方法虽然准确但是解剖后 无法恢复原样,破坏性大, 无法达到量值传递的真正 意义。 3)几何法是将人工缺陷的纵向槽通过卡尺测 量长度、塞尺测量宽度和带有专用片状测头的百分 表测量深度,测量误差为 ? 0103mm。此方法被用于 测量外表面的人工缺陷得到了推广, 但是由于无缝 钢管的内径较小时就无法进行内尺寸的准确测量而 逐渐被复形法替代。 4)复形法有硅橡胶复形法、人工槽复形法两 种。硅橡胶复形法易造成变形,较柔软,测量时带来 的不确定度因素较大,国内生产的硅橡胶又不过关, 国外硅橡胶价格又非常昂贵,不实用,对于口径小的 管子又无法实现复形, 凝固速度非常快。目前多数 采用人工缺陷复形法, 是用一种可塑性材料 (溶质 和溶剂相配合 )充满在人工缺陷内, 经过凝固成型 后取出,直观、形象、逼真地再现人工缺陷的立体形 貌, 取其点线、断面在读数显微镜下对人工缺陷宽 度、深度测量, 由于复形材料随温度变化较小, 不会 造成测量结果的失真。 4 结论 经过验证 , 人工槽复形法测量准确度较高 , 其带来的测量误差为: - 0. 02 ~ 0. 00mm, 是目前 无损检测钢管探伤设备考核中较为推广的一种 测量人工缺陷的方法, 而且得到业内检定及认证 部门的认可。 参考文献: [ 1] 张克.钢管自动超声波探伤系统综合性能测试方法. 北京:国家冶金工业局, 1998 [ 2] 马国华.无缝钢管超声波探伤检验方法. 北京: 国家冶 金工业局, 2000 [ 3] 杨学智.无缝钢管超声波探伤检验方法. 北京: 国家技 术监督局, 1996 (上接第 6页 ) [ 2] JJG2044- 89C射线照射量计量器具. [ 3] D. GREENE, Phys. M ed. B io.l , 7, 213( 1962) [ 4] P. R. ALMOND, Phys. M ed. B io.l , 12, 13( 1967) [ 5] H . SVENSSON and C. PETTERSSON, A rk. F YS. , 34, 377( 1967) [ 6 ] Subcomm ittee on Radiation Dosim ery, AAPM, Phys. M ed. B io.l Vo.l 16, 379) [ 7] A protocol for the determ ination o f absorbed dose from h igh - energy photon and electron beams, Med. Phys. 10 ( 6) 10741- 771 ( 1983). [ 8] AAPM TG- 51, , P ro tco l fo rC linica lReference Dosim etry o fH igh- Energy Photon and E lec tron B eam s. M ed. Phy s . 26( 9) , September 1999 [ 9] IAEA Techn ica l Reports Ser ies No 277 Absobed dose de- term ination in photon electron beam. An Interm ational Code o f Ipractice. Second. IAEA . V ienna, 1997. 64 [ 10] IAEA Techn ica l Repo rts Ser ies No. 398 Absorbed Dose De term ination in Externa l B eam Radiothe rapy, An Inter- na tiona l Code o f P ractice For Dos im etry Based on S tand- ards of Absorbed Dose toW ater. [ 11] JJG589外照射治疗辐射源的国家检定规程 [ 12] JJG394- 85 60 ~ 250kV X射线标准照射量计 (治疗 水平 ) [ 13] JJG395- 85 60CoC射线标准照射量计 (治疗水平 ) [ 14] JJG373- 85 60CoC射线工作级照射量计 (治疗水平 ) [ 15] JJG374- 85 60 ~ 250kV X射线工作级照射量计 (治 疗水平 ) [ 16] JJG2043- 89 60- 250kVX射线 (治疗量级 )照射量计 量器具 [ 17] JJG2044- 89 60CoC射线照射量计计量器具 [ 18] 高均成. 辐射量和单位 (国际辐单位与测量委员会第 33号报告 ). 北京:计量出版社, 1982 [ 19] Comparison of the kerma standards of theN IM and BIPM for 60Co C rays. D raft Rapport BIPM - 01/C [ 20] 王培玮. 绝对测量 60Co C射线吸收剂量的石墨量热 计.计量学报, 2007, 28( 3A ) : 305- 311 )8)