CN104007177A - 冷拔无缝钢管心部的微孔状缺陷的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测冷拔无缝钢管心部的微孔状缺陷的方法。所述方法包括：选取样块；对样块进行超声波探伤，调节超声波探伤仪的增益旋钮，使第一次底波的波高为A，并固定增益旋钮以得到具有确定检测灵敏度的超声波探伤仪；用该确定检测灵敏度的超声波探伤仪沿轴线方向对待测冷拔无缝钢管进行扫查，并记录待测冷拔无缝钢管的各部位的第一次底波的波高X，用第一次底波波高A与待测冷拔无缝钢管的某部位的第一次底波波高X之分贝差20lg(A/X)来表征待测冷拔无缝钢管该部位心部是否存在微孔状缺陷。本发明能够方便、准确地检测出冷拔无缝钢管心部的微孔状缺陷，对于提高冷拔钢管产品的实物质量具有非常重要的意义。

Description

冷拔无缝钢管心部的微孔状缺陷的检测方法

技术领域

本发明涉及冷拔无缝钢管的缺陷检测技术领域，具体来讲，涉及一种以超声检测与金相检验相结合的方法对冷拔无缝钢管(尤其是，大容积气瓶用冷拔无缝钢管)心部的微孔状缺陷进行检测的方法。

背景技术

通常，冷拔无缝钢管(简称为冷拔钢管)是采用液压高精度冷拔机在拉拔力的作用下通过一定形状的模具，使经过预处理的管坯发生加工硬化产生塑形变形而形成的。

冷拔钢管的生产工艺流程一般为：管坯——退火或回火热处理(或不热处理)、酸洗、磷化、皂化——冷拔成成品钢管。

如果管坯未经过退火或回火热处理、管坯退火或回火热处理的效果不佳、酸洗、磷化、皂化效果不佳、冷拔工艺参数不当、钢管壁厚不均，均可能在冷拔钢管内外壁之间的心部形成微孔状缺陷。一般来说，在正常的生产工艺条件下，该类缺陷出现的几率较小。

发明人发现上述微孔状缺陷具有以下特征：1、在冷拔钢管上的局部区域呈纵向条带状分布，其宏观分布无明显规律；2、在冷拔钢管上出现微孔状缺陷的区域，微孔状缺陷的数量较多，密度较大；3、微孔状缺陷的纵向与横向形态均为不规则的孔洞，单个微孔的尺寸一般在5um与30um之间，主要分布在冷拔钢管内外壁之间的中部附近，而在内外壁附近，微孔状缺陷的密度明显下降。

由于微孔状缺陷单个微孔的尺寸小、相邻微孔之间的距离相对较大、内外壁附近无该类微孔状缺陷。因此，采用常规的超声检测方法、射线检测方法、磁粉检测方法、涡流检测方法、液体渗透检测方法等无损检测方法均无法直接检测出该微孔状缺陷。

冷拔钢管的心部存在着微孔状缺陷，不仅造成该缺陷处应力集中度高，易形成疲劳源或裂纹源，而且微孔状缺陷处的延伸与冲击韧性等力学性能也将大幅度降低。这样，将显著降低冷拔成品钢管的使用寿命。

因此，对于使用要求较高的产品，心部存在微孔状缺陷的冷拔成品钢管应做降级或判废处理。

目前，在现有技术的相关资料及文献中，尚无该类冷拔钢管心部的微孔状缺陷的报导，涉及冷拔钢管产品的高压气瓶、油缸等国家标准也无针对该类缺陷的检测方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。

例如，本发明的目的之一在于提供一种能够检测出冷拔无缝钢管(尤其是大容积气瓶用冷拔无缝钢管)心部的微孔状缺陷的方法。本发明的另一目的在于提供一种能够方便、准确地检测出冷拔无缝钢管心部的微孔状缺陷的方法。

本发明提供了一种检测冷拔无缝钢管心部的微孔状缺陷的方法。所述方法包括以下步骤：选取与待测冷拔无缝钢管具有相同的规格、材质及表面状态的一段钢管作为样块，且所述样块的内部无微孔状缺陷及其它探伤缺陷；对样块进行超声波探伤，调节超声波探伤仪的增益旋钮，使第一次底波的波高为A，并固定增益旋钮以得到具有确定检测灵敏度的超声波探伤仪；用所述具有确定检测灵敏度的超声波探伤仪沿轴线方向对待测冷拔无缝钢管进行扫查，并记录待测冷拔无缝钢管的各部位的第一次底波的波高X，用第一次底波波高A与待测冷拔无缝钢管的某部位的第一次底波波高X之分贝差20·lg(A/X)来表征待测冷拔无缝钢管该部位心部是否存在微孔状缺陷，其中，分贝差不小于5dB表征该部位心部存在微孔状缺陷，分贝差不大于2dB表征该部位心部不存在微孔状缺陷，分贝差大于2dB且小于5dB表征该部位心部可能存在微孔状缺陷；将分贝差大于2dB且小于5dB的部位制成金相试样，并在放大倍数为12.5～100倍的显微镜下观察该部位是否存在微孔状缺陷。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够方便、准确地检测出冷拔无缝钢管心部的微孔状缺陷，对于提高冷拔钢管产品的实物质量具有非常重要的意义。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其它目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了在本发明的一个示例性实施例中冷拔无缝钢管上的微孔状缺陷，其中，放大倍数为12.5倍。

图2示出了在本发明的一个示例性实施例中冷拔无缝钢管上的微孔状缺陷，其中，放大倍数为50倍。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的冷拔无缝钢管心部的微孔状缺陷的检测方法。

在本发明的一个示例性实施例中，检测冷拔无缝钢管心部的微孔状缺陷的方法可以由以下步骤构成：

(1)选取基准样块

选取与待测冷拔无缝钢管具有相同的规格、材质及表面状态的一段钢管作为基准样块(简称为样块)，且样块的内部无微孔状缺陷及其它探伤缺陷。例如，选取与待测冷拔无缝钢管具有相同的规格、材质及表面状态的一段钢管作为样块，并且该样块的断后伸长率不小于16％、-40度冲击功不小于60J，而且样块的金相试样在放大倍数为12.5～100倍的显微镜下无微孔状缺陷。

以下以大容积气瓶用冷拔无缝钢管为例，给出选取样块的一个例子，然而本发明不限于此。在下面的例子中，选取样块的方法如下：

选取生产工艺正常的冷拔钢管，按GB18248《大容积气瓶用冷拔无缝钢管》进行超声波检测合格后，冷加工切取一段纵向长度为500～550毫米的筒状钢管，再按GB/T228与GB/T229在筒状钢管的两端分别切取两段长度均为200毫米的钢管，并在这两段钢管横向(即径向)上每隔60度各切取一组用于检测纵向拉力、冲击功及金相组织结构的试样，而将剩下的纵向长度为100～150毫米的筒状钢管作为备选样块。

将在两段钢管上所取的12组纵向拉力、冲击毛坯试样按GB18248《大容积气瓶用冷拔无缝钢管》进行调质热处理、机加工后，再按GB/T228与GB/T229进行拉力、冲击试验，要求断后伸长率均不小于16％，标准试样的-40度冲击功均值均不小于60J。

金相检验包括以下步骤：

A、将在两段钢管上所取的12组金相毛坯试样的两个纵向面作为检验面，先在砂轮上打磨；

B、打磨好的金相试样在1#粗砂纸上进行研磨，并且沿同一方向研磨之后将金相试样旋转90度后继续研磨；

C、将粗磨好的金相试样在细砂纸上进行研磨，顺序从1#砂纸磨到4#砂纸，并且沿同一方向研磨之后将金相试样旋转90度后继续研磨；

D、将细磨好的金相试样洗净并在抛光布上抛光，采用1.5um金刚石抛光膏作为抛光剂并采用水作为润滑剂；

E、将经过抛光后的金相试样用酒精洗净即可。

F、显微镜下观察金相试样，以确定是否存在着微孔状缺陷。观察时，显微镜的放大倍数为12.5～100倍。

如果所取12组拉力试样的断后伸长率均不小于16％，标准冲击试样的-40度冲击功均值均不小于60J，并且12组金相试样上无微孔状缺陷，那么，前述剩下的纵向长度为100～150毫米的筒状钢管就可以作为样块使用。

(2)冷拔钢管心部的微孔状缺陷的无损检测

对样块进行超声波探伤，调节超声波探伤仪的增益旋钮，使第一次底波的波高为A，并固定增益旋钮以得到具有确定检测灵敏度的超声波探伤仪。例如，第一次底波的波高A可以为超声波探伤仪显示屏满屏幅度的80％，这样有利于观测。然而，本发明不限于此，例如，第一次底波的波高A可为超声波探伤仪显示屏中从零到100之间的任一数值。这里，超声波探伤采用纵波直探头，晶片尺寸在Φ6～Φ20mm的范围内选择，探伤频率在2.5～5.0MHz的范围内选择。需要说明的是，在检测完样块后，超声波探伤仪的探伤频率、晶片尺寸、增益旋钮等即已固定。

用该超声波探伤仪以该确定检测灵敏度沿轴线方向对待测冷拔无缝钢管进行扫查，并记录待测冷拔无缝钢管的各部位的第一次底波的波高X，用第一次底波波高A与待测冷拔无缝钢管的某部位的第一次底波波高X之分贝差(即，式20lg(A/X)的指)来表征待测冷拔无缝钢管该部位心部是否存在微孔状缺陷，其中，分贝差不小于5dB表征该部位心部存在微孔状缺陷，分贝差不大于2dB表征该部位心部不存在微孔状缺陷，分贝差大于2dB且小于5dB表征该部位心部可能存在微孔状缺陷。将分贝差大于2dB且小于5dB的部位制成金相试样，并在放大倍数为12.5～100倍的显微镜下观察该部位是否存在微孔状缺陷。

例如，对于分贝差大于2dB且小于5dB的部位而言，可采用以下的金相检测方法来观察，然而本发明不限于此。

冷拔钢管经探伤后，如果某处的第一次底波波高与A分贝差的数值大于2dB且小于5dB，则在该处取保留内外壁的金相试样，将其两个纵向面作为检验面。将上述金相试样的检验面在砂轮上打磨；打磨好的金相试样在1#粗砂纸上进行研磨，并且沿同一方向研磨之后将金相试样旋转90度后继续研磨；将粗磨好的金相试样在细砂纸上进行研磨，顺序从1#砂纸磨到4#砂纸，并且沿同一方向研磨之后将金相试样旋转90度后继续研磨；将细磨好的金相试样洗净并在抛光布上抛光，采用1.5um金刚石抛光膏作为抛光剂并采用水作为润滑剂；将经过抛光后的金相试样用酒精洗净即可。显微镜下观察金相试样，以确定是否存在着微孔状缺陷。观察时，显微镜的放大倍数为12.5～100倍。

此外，优选地，待检测冷拔无缝钢管可以先按GB18248《大容积气瓶用冷拔无缝钢管》进行超声波检测，合格后再进行本发明的钢管心部的微孔状缺陷的检测。

下面结合附图和具体示例来详细说明本发明的示例性实施例。

本示例用于检测规格为559×18mm、编号分别为1～99#的30CrMo大容积气瓶用冷拔无缝钢管。

本示例通过下述步骤来实现。

1、待检钢管先按GB18248《大容积气瓶用冷拔无缝钢管》进行超声波检测，合格后进行钢管心部的微孔状缺陷的检测。

2、选取与被检钢管有相同规格、材质及表面状态的一段完好的筒状钢管作为样块，该样块内部无微孔状缺陷及其它探伤缺陷。选取样块的方法如下：

(1)、选取生产工艺正常的冷拔钢管，按GB18248《大容积气瓶用冷拔无缝钢管》进行超声波检测合格后，冷加工切取一段纵向长度为500～550毫米的筒状钢管，再按GB/T228与GB/T229在筒状钢管的两端分别切取两段长度均为200毫米的钢管，并在这两段钢管横向上每隔60度各切取一组纵向拉力、冲击及保留内外壁的金相毛坯试样，而将剩下的纵向长度为100～150毫米的筒状钢管作为备选样块。

(2)、将在两段钢管上所取的12组纵向拉力、冲击毛坯试样按GB18248《大容积气瓶用冷拔无缝钢管》进行调质热处理、机加工后，再按GB/T228与GB/T229进行拉力、冲击试验，要求断后伸长率均不小于16％，标准试样的-40度冲击功均值均不小于60J。

(3)、金相检验包括以下步骤：

①将在两段钢管上所取的12组金相毛坯试样的两个纵向面作为检验面，先在砂轮上打磨；

②打磨好的金相试样在1#粗砂纸上进行研磨，并且沿同一方向研磨之后将金相试样旋转90度后继续研磨；

③将粗磨好的金相试样在细砂纸上进行研磨，顺序从1#砂纸磨到4#砂纸，并且沿同一方向研磨之后将金相试样旋转90度后继续研磨；

④将细磨好的金相试样洗净并在抛光布上抛光，采用1.5um金刚石抛光膏作为抛光剂并采用水作为润滑剂；

⑤将经过抛光后的金相试样用酒精洗净即可。

⑥显微镜下观察金相试样，以确定是否存在着微孔状缺陷。观察时，显微镜的放大倍数为12.5～100倍。

(4)、如果所取12组拉力试样的断后伸长率均不小于16％，标准冲击试样的-40度冲击功均值均不小于60J，并且12组金相试样上无微孔状缺陷，那么，上述剩下的纵向长度为100～150毫米的筒状钢管就可以作为样块使用。

3、冷拔钢管心部的微孔状缺陷的检测

首先对待检钢管进行超声波探伤，超声波探伤仪采用武汉中科创新技术股份有限公司生产的HS600型数字式超声波探伤仪，超声波探头采用单晶纵波直探头，晶片尺寸选用Φ20mm，探伤频率选用4.0MHz。

先将超声波探头置于样块上测试，调节超声波探伤仪的增益旋钮，使第一次底波的波高为超声波探伤仪显示屏满屏幅度的80％，固定增益旋钮，以此作为检测灵敏度在被检钢管上沿钢管的轴线做往复扫查，并观察各处的第一次底波波高。

如果某处的第一次底波波高与基准波高的分贝差不小于5dB，则表示该处冷拔钢管的心部存在着微孔状缺陷；如果某处的第一次底波波高与基准波高分贝差不大于2dB，则表示该处冷拔钢管的心部不存在着微孔状缺陷；如果某处的第一次底波波高与基准波高分贝差的数值在2dB与5dB之间，则表示该处冷拔钢管的心部可能存在着微孔状缺陷，需取样采用金相分析方法予以确认。

上述金相分析的确认方法包括以下步骤：

(1)冷拔钢管经探伤后，如果某处的第一次底波波高与基准波高的分贝差在2dB与5dB之间，则在该处取保留内外壁的金相试样，将其两个纵向面作为检验面。

(2)将金相试样的检验面在砂轮上打磨；

(3)磨好的金相试样在1#粗砂纸上进行研磨，并且沿同一方向研磨之后将金相试样旋转90度后继续研磨；

(4)将粗磨好的金相试样在细砂纸上进行研磨，顺序从1#砂纸磨到4#砂纸，并且沿同一方向研磨之后将金相试样旋转90度后继续研磨；

(5)将细磨好的金相试样洗净并在抛光布上抛光，采用1.5um金刚石抛光膏作为抛光剂并采用水作为润滑剂；

(6)将经过抛光后的试样用酒精洗净即可。

(7)显微镜下观察金相试样，以确定是否存在着微孔状缺陷。观察时，显微镜的放大倍数为12.5～100倍。

4、检测结果

(1)、通过超声波探伤，发现在75#冷拔无缝钢管上有一处纵向条带状区域，该区域内多点的第一次底波波高与基准波高的分贝差介于5.2～6.1dB之间，表示该钢管上存在着微孔状缺陷。经过金相检测的验证，这些区域确实存在微孔状缺陷。

(2)、通过超声波探伤，发现在27#冷拔无缝钢管上有一处纵向条带状区域，该区域内多点的第一次底波波高与基准波高的分贝差介于2.6～4.3dB之间，表示该钢管上可能存在着微孔状缺陷，在可能存在着微孔状缺陷的位置取金相试样，经检验后，发现存在着微孔状缺陷，其形貌见图1、图2。

(3)、通过超声波探伤，发现在其余冷拔无缝钢管上各处的第一次底波波高与基准波高的分贝差介于0.2～1.9dB之间，表示这些钢管上不存在微孔状缺陷。经过金相检测的验证，这些区域确实不存在微孔状缺陷。

尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (5)

1.一种检测冷拔无缝钢管心部的微孔状缺陷的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

选取与待测冷拔无缝钢管具有相同的规格、材质及表面状态的一段钢管作为样块，且所述样块的内部无微孔状缺陷及其它探伤缺陷；

对样块进行超声波探伤，调节超声波探伤仪的增益旋钮，使第一次底波的波高为A，并固定增益旋钮以得到具有确定检测灵敏度的超声波探伤仪；

用所述具有确定检测灵敏度的超声波探伤仪沿轴线方向对待测冷拔无缝钢管进行扫查，并记录待测冷拔无缝钢管的各部位的第一次底波的波高X，用第一次底波波高A与待测冷拔无缝钢管的某部位的第一次底波波高X之分贝差20lg(A/X)来表征待测冷拔无缝钢管该部位心部是否存在微孔状缺陷，其中，分贝差不小于5dB表征该部位心部存在微孔状缺陷，分贝差不大于2dB表征该部位心部不存在微孔状缺陷，分贝差大于2dB且小于5dB表征该部位心部可能存在微孔状缺陷；

将分贝差大于2dB且小于5dB的部位制成金相试样，并在放大倍数为12.5～100倍的显微镜下观察该部位是否存在微孔状缺陷。

2.根据权利要求1所述的检测冷拔无缝钢管心部的微孔状缺陷的方法，其特征在于，所述第一次底波的波高A为超声波探伤仪显示屏满屏幅度的70～90％。

3.根据权利要求1所述的检测冷拔无缝钢管心部的微孔状缺陷的方法，其特征在于，所述冷拔无缝钢管为大容积气瓶用冷拔无缝钢管。

4.根据权利要求1所述的检测冷拔无缝钢管心部的微孔状缺陷的方法，其特征在于，所述样块的断后伸长率不小于16％、-40度冲击功不小于60J，并且样块的金相试样在放大倍数为12.5～100倍的显微镜下无微孔状缺陷。

5.根据权利要求1所述的检测冷拔无缝钢管心部的微孔状缺陷的方法，其特征在于，所述超声波探伤采用纵波直探头，晶片尺寸在Φ6～Φ20mm的范围内选择，探伤频率在2.5～5.0MHz的范围内选择。