Pruebas ultrasónicas de tuberías ERW

Pruebas ultrasónicas de tuberías ERW

Las tuberías ERW se fabrican utilizando el efecto superficial y el efecto de proximidad de la corriente de alta frecuencia para calentar rápidamente el borde de la tubería hasta la temperatura de soldadura y luego se extruyen y sueldan. En comparación con los tubos de acero sin costura, los tubos soldados ERW tienen las ventajas de una alta precisión dimensional, un precio bajo y una alta eficiencia de producción, y su tamaño de grano y densidad estructural son mejores que los tubos de acero sin costura; en comparación con los tubos soldados por arco sumergido de las mismas especificaciones, los ERW tubos soldados La velocidad de producción es rápida y no hay adelgazamiento local de la capa anticorrosión en la costura de soldadura. Sus áreas de aplicación incluyen carcasas utilizadas en la perforación y producción de petróleo, tuberías submarinas de transmisión de petróleo y gas en la industria petrolera costa afuera, tuberías de transmisión de petróleo y gas y tuberías de distribución de gas para líneas troncales y redes de tuberías urbanas, etc.

La calidad de la soldadura de los tubos soldados ERW es el principal factor que afecta su rendimiento. Durante la prueba de presión y el uso de tubos soldados ERW, las grietas y explosiones de los tubos son causadas principalmente por defectos de soldadura. Por lo tanto, el nivel de inspección de los tubos soldados ERW debe mejorarse y Se deben mejorar los defectos de las tuberías soldadas. La tasa de detección es de gran importancia para garantizar la calidad de las tuberías soldadas ERW y el funcionamiento seguro de las tuberías soldadas ERW.

En las tuberías soldadas con ERW pueden ocurrir una variedad de defectos de soldadura. Algunos de estos defectos provienen del material base y otros se generan durante el proceso de soldadura. Diferentes defectos tienen diferentes efectos sobre la calidad de la soldadura. Los defectos de tipo área, como las grietas y la falta de fusión, son propensos a la concentración de tensiones en condiciones de tensión, que es la principal causa de la fractura frágil de las soldaduras con baja tensión; mientras que los defectos de tipo volumen, como los poros y las inclusiones de escoria, tienen una menor sensibilidad al agrietamiento que Defectos de tipo área. , pero reduce el área de la sección transversal efectiva de la soldadura y reduce la resistencia de la soldadura. Bajo la acción de fuerzas externas, estos defectos a menudo se convierten en fuentes de grietas, que eventualmente conducen al agrietamiento de la soldadura. .

1. Inspección ultrasónica durante el proceso de producción de tubos soldados ERW.

Las pruebas ultrasónicas son actualmente el principal método de prueba no destructivo en el proceso de producción de tubos soldados ERW, sus principales áreas de aplicación incluyen: 1) Pruebas ultrasónicas en línea de placas de acero. 2) Inspección ultrasónica en línea de las costuras de soldadura después de la soldadura ERW y la eliminación de rebabas internas y externas. 3) Inspección fuera de línea de soldaduras ERW. 4) Prueba ultrasónica de extremos de tuberías soldadas ERW.

1.1 Inspección ultrasónica en línea de placas de acero.
La detección en línea de ondas ultrasónicas de placas de acero generalmente utiliza sondas de cristal dual o policristalino, junto con una película de agua o métodos de inmersión local en agua. Su objetivo principal es detectar defectos en capas en la placa de acero que son paralelos a la superficie de la placa de acero. Hay dos métodos de escaneo principales: primero, escanear a lo largo de líneas paralelas en la dirección de rodamiento; segundo, la placa de acero se mueve linealmente a lo largo de la dirección de rodamiento y la sonda se mueve de forma alternativa perpendicular a la dirección del movimiento de la tubería de acero, formando un escaneo en forma de "z". . Dado que en la posterior soldadura ERW el borde de la placa de acero forma una soldadura, la detección de defectos en este caso es especialmente importante en el ensayo ultrasónico de la placa de acero. Las normas y especificaciones pertinentes exigen un escaneo del 100% del borde de la placa de acero. Trabajo real. Generalmente, esto se garantiza aumentando el número de sondas en el borde de la placa de acero.

1.2 Inspección ultrasónica en línea de soldaduras
La inspección ultrasónica en línea de soldadura ERW se realiza después de soldar y eliminar las rebabas internas y externas e incluye principalmente dos partes: primero, use un escaneo A o B para detectar el efecto de raspado de las rebabas internas y externas. En comparación con el escaneo A, el escaneo B puede mostrar la morfología de la pared interna de la soldadura después de eliminar las rebabas internas en tiempo real, y la visualización gráfica es más intuitiva; en segundo lugar, la onda longitudinal incide oblicuamente y la onda transversal generada por su refracción. en la tubería soldada se utiliza para detectar defectos de soldadura. Dado que la temperatura de la soldadura es relativamente alta en este momento, la inspección en línea generalmente utiliza sondas de alta temperatura y el método de inmersión en agua local.

1.3 Inspección ultrasónica fuera de línea de soldadura e inspección de extremos de tuberías
Las pruebas ultrasónicas fuera de línea de soldaduras ERW generalmente se realizan después de la prueba hidrostática y el biselado, y se utilizan principalmente para detectar defectos longitudinales en la soldadura y la zona afectada por el calor. Para mejorar la eficiencia de la detección, generalmente se utiliza la detección automática. Debido a la influencia de la zona ciega al final de la tubería en la detección automática. Posteriormente se suele añadir el escaneo ultrasónico manual de las soldaduras. El contenido de la inspección de extremos de tuberías incluye principalmente la detección de soldaduras de extremos de tuberías, defectos en capas del material base de extremos de tuberías y defectos axiales y circunferenciales. La detección de defectos en capas generalmente utiliza sondas divididas, y los defectos axiales en la soldadura y el material base son y Los defectos circunferenciales a menudo se exploran con una sonda oblicua.

2. Selección de parámetros de proceso para pruebas ultrasónicas de soldadura ERW

Las pruebas ultrasónicas de soldaduras ERW incluyen principalmente dos métodos: pruebas automáticas y pruebas manuales. En la actualidad, la detección automática de soldaduras ERW adopta principalmente dos formas: detección de sonda de rueda y detección de inmersión local en agua. La inspección automática tiene las ventajas de una alta eficiencia de detección y una velocidad rápida, pero no favorece el posicionamiento preciso de los defectos y el análisis cualitativo y cuantitativo; en comparación, la inspección manual es más flexible, no solo se pueden localizar los defectos con precisión, sino también Realizar análisis cualitativos y cuantitativos de defectos a través de características de eco y formas de onda dinámicas. Los defectos detectados por ondas ultrasónicas automáticas generalmente se confirman mediante métodos manuales. Los parámetros del proceso que deben considerarse para las pruebas ultrasónicas de soldaduras ERW incluyen el ángulo de refracción, el ancho del haz de sonido y la frecuencia de detección.

2.1 Selección del ángulo de refracción
Las pruebas ultrasónicas de soldaduras ERW generalmente adoptan ondas longitudinales con incidencia oblicua. La detección se logra generando ondas transversales a través de la conversión del modo de onda en la pieza de trabajo y la soldadura. Las dos condiciones básicas son: 1) Las ondas transversales puras se excitan en el metal base y la soldadura. . 2) El haz de sonido de onda transversal escanea la pared interior de la tubería de acero.

2.2 Selección de la frecuencia de detección
El rango de frecuencia de las pruebas ultrasónicas es amplio, generalmente de 0,5 a 10 MHz. La selección de la frecuencia debe considerar principalmente los siguientes factores:

(1) La sensibilidad de la detección ultrasónica es aproximadamente la mitad de la longitud de onda. Aumentar la frecuencia es beneficioso para encontrar defectos más pequeños. Además, cuanto mayor sea la frecuencia, menor será el ancho del pulso y mayor la resolución.
(2) La alta frecuencia, la longitud de onda corta, el pequeño ángulo de media difusión, la buena directividad del haz de sonido y la energía concentrada son beneficiosos para descubrir y localizar defectos. Pero para el mismo tamaño de chip, cuanto mayor es la frecuencia, mayor es el área del campo cercano, lo que es más perjudicial para la detección.
(3) A medida que aumenta la frecuencia, la atenuación de la dispersión y la absorción de las ondas ultrasónicas aumenta drásticamente, lo que perjudica la detección.

Durante las pruebas, se deben considerar varios factores de manera integral y la frecuencia de las pruebas debe seleccionarse de manera razonable. Para los tubos soldados ERW, el material base generalmente son bobinas laminadas en caliente con granos relativamente finos. El ancho de la zona de fusión de la soldadura y la zona afectada por el calor después del calentamiento por inducción y el moldeo por extrusión es estrecho y su tamaño de grano es básicamente el mismo que el del material base. En el trabajo real, para obtener una resolución más alta, se debe seleccionar una frecuencia más alta tanto como sea posible garantizando al mismo tiempo una sensibilidad de detección, generalmente entre 2,5 y 5 MHz.

3. Bloque de prueba de referencia

El bloque de prueba de referencia es la base para determinar la sensibilidad de las pruebas ultrasónicas de soldaduras ERW. Los estándares API 5L y GB/T9711 requieren el uso de bloques de prueba de comparación con ranuras N10 o orificios verticales de 3,2 mm para reflejar artificialmente las pruebas ultrasónicas de soldaduras de tuberías de acero. Se utiliza el 100% del eco corporal como criterio para la determinación de defectos.

4. Conclusión

(1) En las pruebas ultrasónicas de tuberías soldadas ERW, para garantizar que se exciten ondas transversales puras en las tuberías soldadas y escaneen la pared interior de las tuberías soldadas, el límite inferior del rango del ángulo de refracción de la onda de corte de las tuberías soldadas es de 33,2 grados y su límite superior depende de la relación de diámetro interno y externo r/R de las tuberías soldadas. Cambia con el cambio de r/R. Cuanto mayor es el valor de r/R, más amplio es su rango.

(2) Cuando el ángulo de refracción del haz de sonido de la pared interior de la tubería soldada es de 45 grados, tiene una alta sensibilidad de detección de defectos de apertura de la superficie en la soldadura y la zona afectada por el calor. Sin embargo, para tener en cuenta la detección de defectos en áreas radiales dentro de la soldadura, también se deben utilizar para el escaneo haces acústicos de ondas transversales con grandes ángulos de refracción.
(3) El ancho del haz de sonido del equipo de tiro debe considerarse integralmente en función del ángulo de refracción de la onda transversal y el diámetro de la tubería de acero. Es necesario asegurarse de que el borde superior del haz de sonido no excite las ondas superficiales. en la tubería soldada, y para evitar la aparición de ondas longitudinales refractadas en la tubería soldada.