小直徑鋼管（外徑小于 100 mm）在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位， 廣泛應(yīng)用于航空、 軍工等領(lǐng)域。 在管材的制造過程中， 往往由于材料中夾渣等因素的影響， 使成型后管材的表面或者內(nèi)部出現(xiàn)裂紋等缺陷。 所以在實(shí)際應(yīng)用之前， 必須對管材進(jìn)行嚴(yán)格的檢測， 而超聲波探傷技術(shù)對提高和保證產(chǎn)品質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用， 以其快速性、 準(zhǔn)確性、 無污染等特性已被廣泛應(yīng)用， 特別是在石油管制造企業(yè)中， 超聲波探傷更是管材最重要、 最普遍的檢驗(yàn)手段。 

1 水浸法探傷原理

 小直徑鋼管曲率大、 管壁薄， 若采用直接接

觸法探傷難度較大， 所以一般采用水浸法探傷。超聲波水浸法探傷就是將縱波探頭和鋼管放入水中， 縱波直探頭垂直于鋼管表面， 且離鋼管有一定的距離， 用水做耦合劑， 經(jīng)過折射作用， 可在鋼管內(nèi)實(shí)現(xiàn)純橫波探傷。 在對鋼管進(jìn)行探傷時(shí)， 為了增加水對鋼管表面的潤濕作用， 防止鋼管生銹， 需要加入少量活性劑和適量的防腐劑。

2 探頭的選擇

為改善聲束指向性， 防止其它干擾波形， 水浸法探傷時(shí)一般采用聚焦方法。 在聚焦聲束的焦點(diǎn)附近， 存在一段一定長度的聲束， 稱為焦柱， 提高頻率可以減小聲束寬度， 提高聚焦效果， 但頻率過高， 會使焦點(diǎn)尺寸過小， 影響探傷速度

。

如果用普通直探頭， 則聲波進(jìn)入鋼管后聲束的擴(kuò)散現(xiàn)象將增大， 聲能經(jīng)過水層又在工件中擴(kuò)散后超聲波的能量將被消弱， 導(dǎo)致探傷靈敏度降低。 所以， 應(yīng)該采用具有高分辨力、 高靈敏度、指向性好的聚焦探頭。 在各項(xiàng)性能均滿足的條件下， 應(yīng)選較大晶片尺寸的探頭， 以提高檢測效率接觸法的優(yōu)點(diǎn)： 接觸法多為手動檢測， 操作方便、 靈活性大、 設(shè)備簡單、 成本較低， 適用于現(xiàn)場檢測和單件小批量及規(guī)格多的情況的檢測； 探頭直接與工件耦合， 入射聲能損失小， 有較強(qiáng)的穿透能力。

3 水浸法與接觸法的比較

 在實(shí)際檢測中， 應(yīng)根據(jù)檢測的對象、 數(shù)量、目的和場合， 結(jié)合水浸法與接觸法的優(yōu)缺點(diǎn)綜合選擇。

3.1 水浸法的優(yōu)缺點(diǎn)

水浸法的優(yōu)點(diǎn)： 探頭與被檢驗(yàn)工件不接觸， 超聲波的發(fā)射和接受均較為穩(wěn)定， 表面粗糙度對檢測結(jié)果影響較小， 探頭損壞的可能性小， 探頭使用壽命較長； 通過調(diào)節(jié)探頭角度， 可方便地改變探頭發(fā)射的聲束方向； 便于實(shí)現(xiàn)聚焦聲束檢測， 滿足高靈敏度、 高分辨力的需要； 便于實(shí)現(xiàn)自動檢測， 減少人為因素對探傷結(jié)果的影響。 適用于表面粗糙、 形狀復(fù)雜、 耦合條件差的工件， 如管材、 棒材的超聲波在線水浸法探傷。

水浸法的缺點(diǎn)： 超聲波在水和金屬表面的反射損失了大量的能量， 需采用較高的增益， 這樣可能會出現(xiàn)噪聲干擾， 且當(dāng)檢測高衰減材料或大厚度材料時(shí)， 沒有足夠的能量。

接觸法的缺點(diǎn)： 接觸法探傷受人為因素影響大， 對被檢工件的表面光潔度要求較高； 耦合不易穩(wěn)定， 如果耦合不好會使入射波和反射波損失

3.1 接觸法的優(yōu)缺點(diǎn)

接觸法的優(yōu)點(diǎn)： 接觸法多為手動檢測， 操作方便、 靈活性大、 設(shè)備簡單、 成本較低， 適用于現(xiàn)場檢測和單件小批量及規(guī)格多的情況的檢測； 探頭直接與工件耦合， 入射聲能損失小， 有較強(qiáng)的穿透能力。

接觸法的缺點(diǎn)： 接觸法探傷受人為因素影響大， 對被檢工件的表面光潔度要求較高； 耦合不易穩(wěn)定， 如果耦合不好會使入射波和反射波損失

4 水浸法探傷時(shí)應(yīng)注意的問題

 在實(shí)際的工作過程中， 因鋼管有不同程度的彎曲， 檢測時(shí)會造成探頭的偏心距、 水層厚度等發(fā)生變化， 嚴(yán)重影響檢測結(jié)果， 甚至?xí)斐慑e(cuò)判、 漏檢等情況。 所以， 在檢測時(shí)要嚴(yán)格監(jiān)控所設(shè)定的參數(shù)， 保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，鋼管在軋制過程中， 出現(xiàn)頻率過高的是縱向缺陷， 但與鋼管軸線呈一定角度延伸的缺陷也不少見， 垂直于鋼管軸線的橫向缺陷也時(shí)有發(fā)生。如果在探頭配置設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周， 對于偏斜 45°的缺陷就很難探測， 有可能出現(xiàn)漏檢。 為了保證能夠探出偏斜角度的缺陷， 應(yīng)配置多種取向的探頭。