一种用于核级不锈钢外套管超声波探伤系统及其探伤方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于核级不锈钢外套管超声波探伤系统及其探伤方法，包括：箱式探测机构，箱式探测机构内设有探头，所述箱式探测机构的端部开设有用于核级不锈钢外套穿过的管坯孔径，所述探头为组合探头；还包括：设于管坯孔径的端盖，该端盖与管坯孔径之间还设有密封圈；设于端盖外侧面上的导向套，该导向套与端盖外侧面之间还设有密封垫；所述组合探头为内置式晶片的组合探头。本发明专利技术有效的解决了核级不锈钢外套超声波探伤的问题，实现了成本低、高效率、高质量的探伤作业。

An ultrasonic flaw detection system and method for nuclear stainless steel outer casing

【技术实现步骤摘要】
一种用于核级不锈钢外套管超声波探伤系统及其探伤方法
本专利技术涉及无缝钢管的检验设备，更具体地说，涉及一种用于核级不锈钢外套管超声波探伤系统及其探伤方法，特别适用于0Cr17Ni12Mo2Ti(316Ti)无缝钢管的超声波无损检测生产。
技术介绍
无缝钢管是常见的冶金、钢铁制品，从金属冶炼、轧钢到成品出厂，需要个工序，为了确保无缝钢管的加工质量符合相应的技术要求，在相应的变形加工工序之后，需要进行无损探伤检验。超声波探伤具有方向性好、波长短、在高密度固体中损失小及在不同密度介质的界面上反射大等特点，对面积性缺陷的检出率较高，可以满足对内部结构裂纹、搭接、夹杂物腐蚀坑以及加工不适当的塑性压层等缺陷的探伤要求，检验成本低、速度快、检验仪器体积小、质量轻，现场使用方便，故称为目前无缝钢管质检工序中的主要无损探伤方式。0Cr17Ni12Mo2Ti无缝钢管牌号为316Ti，用于涉核设施组件的不锈钢外套管，成品为六角形无缝钢管，是由先行加工制管成为φ68.3*1.3mm圆形无缝钢管之后加工成型(六角形管)，因此，确保φ68.3*1.3mm圆形无缝钢管的加工质量符合技术要求，才能为六角形无缝钢管的制管提供优质管坯。由于该型号无缝钢管的特殊用途，因此对制管加工的质量要求严苛，故采用超声波探伤作为其工序质量无损检测的主要方式，也是确保其加工质量的关键工序。如图1所示，根据产品特性、用途以及质量等技术要求的规定，该型号无缝钢管轧钢制管工序，包括管坯制备(圆钢锯切、剥皮、端面车削、钻孔)、挤压制管、冷轧制管、热处理、酸洗去油、矫直、定切、检验等工序，最终轧制成为φ68.3*1.3mm成品管时，要求进行100％的超声波内、外壁缺陷探伤检查。标准伤(样管上加工的人工缺陷)尺寸为0.072*0.12*5.0mm(就是缺陷深度*宽度*长度指标)。此人工缺陷的质量级别十分严苛，尤其是人工缺陷长度较短，仅为5.0mm，国际公认的高标航空用管的人工缺陷长度为7.0mm，如此严苛的质量要求，就对实施超声波探伤的装备与工艺提出了极高的要求。如图2所示，其超声波无损探伤的主要工艺流程包括：1)样管制备：就是使用与本型号无缝钢管外形尺寸相同的无缝钢管加工成为超声波探伤用的样管，在样管的中部加工一个外壁伤，在样管的一个端口再加工一个外壁伤，而在样管的另一个端口加工一个内壁伤，这三个人工缺陷的尺寸(深、宽、长)按照产品要求加工，样管加工后需要进行计量，以确定是否符合标准要求；2)样管上机调试：使用这支样管在超声波探伤设备上进行调试，收集累积各项参数；3)静态调试：就是将调试结束后样管在超声波探伤设备上进行校验静态调试，确认调试结果；即将装有探头的检测架靠在管子上，应确保架子与管子的相对位置不变(即确保探头与管子的相对位置不变)，不断调整架子上的探头与管子轴线的相对位置(即调整“偏心量”，是通过调整相对位置，改变声波在管子表面上的入射角，进而将入射的纵波在管壁厚内变成纯横波，且使其对管子的内外壁人工缺陷的反射达到规定的要求)，使内壁伤、外壁伤在仪器上反射的波高达到要求；4)动态调试：采用与将要进行的探伤一致的参数(样管参数、设备运动参数)进行样管动态校验，符合的及转入正式探伤；5)探伤作业：对该型号无缝钢管根据工序技术要求逐一进行超声波无损探伤质检；6)记录与报告：探伤结束后进行记录与编制探伤报告。由于该型号无缝钢管是国内试验产品，以前并无生产加工实例，且质量技术要求严苛，除探伤、表面、尺寸检验合格外，还需要对力学性能、金相组织、非金属夹杂物、晶粒度、晶间腐蚀进行试验并合格。对比国内超声波探伤的常用装备，均不能满足其探伤的要求，使用特殊装备进行超声波探伤，价格极高(每支管探伤费用数千元，成本过高，企业无法承受)，购买专业设备进行对标改制，周期长、费用高，得不偿失，只能立足现有装备进行技术改进与工艺优化，满足该型号无缝钢管的超声波探伤需求，而现有的超声波探伤装备不能满足该型号无缝钢管的无损探伤需求，主要问题是：1)大口径探伤设备规格与技术要求均不合适：该型号无缝钢管的规格是φ68.3*1.3mm，按照产品的外径规格适合的大口径超声波探伤设备中进行，该型号设备的适用范围是φ32*2～φ159*15mm，但由于该型号无缝钢管壁厚为1.3mm，不符合该设备最小规格2mm的要求；同时该产品的探伤要求(人工样伤三个尺寸中的深度0.072mm、长度5.0mm)也高于该设备的最低要求(人工样伤最浅0.20mm、最短20mm)；虽然可以通过对该设备的技术改进，满足该型号无缝钢管的无损探伤要求，但经过试验后发现耦合不稳定，还是不能适用；2)单通道探伤设备精度适合，但规格不适合：单通道探伤设备的检测精度符合该产品要求，但检测规格适用范围φ12*0.5～φ42*2.0mm，该型号无缝钢管φ68.5*1.3mm，壁厚适合，但外径超过该设备最大外径26.5mm；3)人工手动探伤效率与精度均不满足：该方式不受无缝钢管外形规格限制，通过作业人员沿着无缝钢管长度方向进行手动探伤，但是手工探伤存在巨大漏检风险，且效率较低的情况。综上所述，由于该型号无缝钢管的特殊性，目前的无损探伤设备不能满足其超声波探伤的需要，购买或委托专用设备探伤，成本高、周期长、过程控制繁琐，因此，立足现有单通道超声波探伤设备，进行针对性的技术改进与工艺优化，满足该型号无缝钢管的超声波探伤需求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种用于核级不锈钢外套管超声波探伤系统及其探伤方法，有效的解决了核级不锈钢外套超声波探伤的问题，实现了成本低、高效率、高质量的探伤作业。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一方面，一种用于核级不锈钢外套管超声波探伤系统，包括：箱式探测机构，箱式探测机构内设有探头，所述箱式探测机构的端部开设有用于核级不锈钢外套穿过的管坯孔径，所述探头为组合探头；还包括：设于管坯孔径的端盖，该端盖与管坯孔径之间还设有密封圈；设于端盖外侧面上的导向套，该导向套与端盖外侧面之间还设有密封垫；所述组合探头为内置式晶片的组合探头。所述端盖为铜质端盖。所述密封圈为耐腐蚀高分子材质。所述该导向套与端盖外侧面之间通过螺纹连接。另一方面，一种用于核级不锈钢外套管超声波探伤方法，包括以下步骤：1)样管制备，采用与核级不锈钢无缝钢管外形尺寸相同的无缝钢管加工成为超声波探伤用的样管，在样管的中部加工一个外壁伤，在样管的一个端口上加工一个外壁伤，在样管的另一个端口上加工一个内壁伤；2)样管上机调试，将步骤1)所得样管在超声波探伤设备上进行调试，收集积累各项参数；3)静态调试，将步骤2)调试结束后的样管在超声波探伤设备上进行校验静态调试，确认调试结果；4)动态调试，采用与将要进行的探伤一致的参数进行样管动态校验，符合的及转入正式探伤；5)备料，采用起重设备将待无损探伤的核级不锈钢无缝钢管放置到超声波探伤设备的上料台本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于核级不锈钢外套管超声波探伤系统，包括：箱式探测机构，箱式探测机构内设有探头，其特征在于：所述箱式探测机构的端部开设有用于核级不锈钢外套穿过的管坯孔径，所述探头为组合探头；还包括：/n设于管坯孔径的端盖，该端盖与管坯孔径之间还设有密封圈；/n设于端盖外侧面上的导向套，该导向套与端盖外侧面之间还设有密封垫；/n所述组合探头为内置式晶片的组合探头。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于核级不锈钢外套管超声波探伤系统，包括：箱式探测机构，箱式探测机构内设有探头，其特征在于：所述箱式探测机构的端部开设有用于核级不锈钢外套穿过的管坯孔径，所述探头为组合探头；还包括：
设于管坯孔径的端盖，该端盖与管坯孔径之间还设有密封圈；
设于端盖外侧面上的导向套，该导向套与端盖外侧面之间还设有密封垫；
所述组合探头为内置式晶片的组合探头。


2.如权利要求1所述的一种用于核级不锈钢外套管超声波探伤系统，其特征在于：所述端盖为铜质端盖。


3.如权利要求1所述的一种用于核级不锈钢外套管超声波探伤系统，其特征在于：所述密封圈为耐腐蚀高分子材质。


4.如权利要求1所述的一种用于核级不锈钢外套管超声波探伤系统，其特征在于：所述该导向套与端盖外侧面之间通过螺纹连接。


5.一种如权利要求1-4任一项所述的用于核级不锈钢外套管超声波探伤方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)样管制备，采用与核级不锈钢无缝钢管外形尺寸相同的无缝钢管加工成为超声波探伤用的样管，在样管的中部加工一个外壁伤，在样管的一个端口上加工一个外壁伤，在样管的另一个端口上加工一个内壁伤；
2)样管上机调试，将步骤1)所得样管在超声波探伤设备上进行调试，收集积累各项参数；
3)静态调试，将步骤2)调试结束后的样管在超声波探伤设备上进行校验静态调试，确认调试结果；
4)动态调试，采用与将要进行的探伤一致的参数进行样管动态校验，符合的及转入正式探伤；
5)备料，采用起重设备将待无损探伤的核级不锈钢无缝钢管放置到超声波探伤设备的上料台架上；
6)探伤作业，将步骤5)的核级不锈钢无缝钢管逐一进行超声波无损探伤质检，并对检测中出现异常或判定不合格的部位...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆卫中，陈久锋，蔡斌，陈涛，
申请(专利权)人：宝武特种冶金有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31