ULTRATUBE——中小直径电焊钢管和无缝钢管超声检测设备
ULTRATUBE超声无损检测系统可实现:
- 管体探伤和测厚;
- 检出焊缝及焊接接头热影响区的纵向和横向缺陷;
- 检出管端分层。
对电焊钢管和无缝钢管进行超声检测,目的是发现并剔除存在不允许的纵向和横向缺陷、母材分层以及壁厚超差的产品。该设备借助纵向和横向缺陷检测子系统以及测厚子系统,实现电焊钢管和无缝钢管的自动超声检测。
超声检测采用脉冲回波法。设备中的声学换能器采用收发一体工作模式。通过在标准试块上调校仪器,保证检测所需的参数和公差。
设备特点
ULTRATUBE设备由以下部分组成:
- 机械设备;
- 气动设备;
- 电子声学检测系统;
- 自动控制系统;
- 控制计算机系统;
- 供电系统。
机械设备保证钢管以设定速度通过超声测量模块时,压电换能器或电磁超声换能器(EMAT)与钢管之间的声耦合。
电子声学检测系统借助两个测量模块对运动中的钢管金属进行全覆盖连续扫查。设备中横向缺陷检测、纵向缺陷检测和测厚子系统的测量模块在结构上相互独立。
探测脉冲的生成、回波信号的接收和初步处理由超声电子设备完成。所获得的超声检测数据以数字形式传送至计算机系统,进行后续软件处理。
ULTRATUBE设备采用连续超声诊断方法,对低碳钢和低合金钢制中小直径电焊钢管和无缝钢管进行检测。系统工作基于超声探伤方法,包括超声波在金属中的透射、反射和波型转换。
钢管的连续扫查借助压电换能器(压电探头、相控阵)或EMAT完成,超声检测既可使用常规压电换能器,也可采用相控阵(Phased Array)技术。
相控阵可实时以不同角度扫查焊缝截面,从而能够检出焊缝中取向不利的危险缺陷。
设备实现了特殊要求所规定的附加声束扫查方案——热影响区横向缺陷检测、On-Bead、TOFD。
声学换能器的结构和布置使声焦点位于钢管对侧管壁区域,以获得最大回波幅度。
在每个检测节拍中,其中一个声学换能器产生沿钢管表面法线方向传播的体纵波。
钢管某一区段的检测周期可由若干节拍组成,并对接收信号进行累积,从而降低影响超声无损检测质量的噪声和干扰水平。
传输探测脉冲的电缆连接是声学通道的匹配元件。传输线路的参数在此具有重要意义,这些参数主要取决于线路长度和电缆型号。
所有检测单元均安装在移动模块(平台)上,在扫查时沿旋转的钢管移动。
对于每根有缺陷的钢管,均打印附有缺陷位置图(缺陷图)的检测报告。钢管的缺陷部位用油漆标记。
设备型式
- 龙门式——检测时钢管在旋转滚轮上转动,测量模块沿钢管移动,扫查其整个圆周。钢管既可纵向也可横向上下料进入检测区。
- 固定式——钢管以螺旋方式(旋转并前进)通过检测区。固定不动的测量模块在钢管输送通过检测区时对整根钢管进行扫查。
控制计算机系统
控制计算机系统可实现:
- 按照既定的判废规则进行质量控制;
- 实时诊断;
- 钢管分选;
- 显示缺陷区域信息,并在模拟流程图上同步显示其图像;
- 将不连续性分为“允许”和“不允许”两类;
- 对不允许缺陷发出报警,并输出控制信号启动缺陷标记装置;
- 检测报告的打印、归档和存储;
- 与上位计算机通信(集成系统)。
焊接接头及热影响区质量检测系统
通过非接触式激光扫描仪跟踪钢管焊缝位置,必要时自动校正钢管在滚轮上的位置。
焊缝及近缝区(热影响区)质量检测系统由若干换能器组成。
用于焊缝及近缝区检测的TOFD方案能够检出焊缝中部任意取向的缺陷,包括开口度很小的缺陷。该方案可补充(或替代)TANDEM方案。此外,TOFD还能确定缺陷的实际尺寸。
金属厚度及分层检测系统
测厚子系统的通道采用收发一体检测模式。探测子系统包括:声学换能器、发射放大单元、去耦单元。
为测量壁厚和检出管壁分层,沿径向进行声束扫查。
内部缺陷检测系统
该系统可检出管体金属中的纵向和横向缺陷。检测过程中,沿圆周方向进行声束扫查以检出纵向缺陷,沿母线即钢管运动方向进行声束扫查以检出横向缺陷。
探伤电子设备
探伤电子设备集成于防护等级为IP67(符合国际标准IEC 60529以及DIN 40050、GOST 4254-96)的紧凑型单元中,与客户设备完全电磁兼容。
每个探伤电子单元最多可包含32个直连(无切换)通道。
新型探伤电子设备的能耗仅为其他制造商同类设备的八分之一,因而发热更少,无需采用昂贵且在工厂条件下不够可靠的液体冷却。
设备校准
设备可在自动模式下按标准试块定期进行校准。
灵敏度调整和系统工作性能检查利用对比反射体进行,反射体为符合标准(GOST、API 5L、DNV等)要求的规定直径钻孔或刻槽。
提供两种校准方式:
- 采用带人工缺陷的小尺寸标准试块,标准试块自动上下料;
- 在生产线上采用带人工缺陷的全尺寸钢管。
质量评定
质量评定依据以下标准的要求进行:API 5L、GOST 31447、GOST 14782;ISO 3183、DNV-OS-F101、Shell Technical Specifications、Specification INTECSEA,以及TRANSNEFT、GAZPROM的特殊要求(包括Shtokman、Nord Stream项目规范)。
被检对象(中小直径钢管)特性
| 特性 | 数值 |
| 被检钢管类型 | 中小直径钢管,无缝管及ERW、LBW焊管 |
| 钢管表面质量 | 轧制状态 |
| 钢管直径 | 50 – 630 mm |
| 钢管长度 | 最长18.5 m |
| 钢管壁厚 | 最大50 mm(大于50 mm为可选) |
| 生产能力 | 最高150根/小时 |


