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热轧无缝钢管检测方法
作者:admin 发布日期:2019-11-16 15:47

在生产热轧管时,因为环境恶劣,直径大,一些仪器使用得相对很少。以上恶略环境下的钢管外径尺寸的检测,并通过其与上位机联机通讯功能,为控制系统实时输入测量数据,从而达到控制,测径仪在无缝钢管生产厂使用,并且使用得很成功。
无缝管
钢管质量要求
 
  ①钢的化学成分:钢的化学成分是影响无缝钢管性能最主要的因素之一,也是制定轧管工艺参数和钢管热处理工艺参数的主要依据。
 
  a. 合金元素:有意加入,根据用途
 
  b. 残余元素:炼钢带入,适当控制
 
  c. 有害元素:严格控制(As、Sn、Sb、Bi、Pb),气体(N、H、O)
 
  炉外精炼或电渣重熔:提高钢中化学成分的均匀性和钢的纯净度,减少管坯中的非金属夹杂物并改善其分布形态。
 
  ②钢管几何尺寸精度和外形
 
  a. 钢管外径精度:取决于定(减)径方法、设备运转情况、工艺制度等。
 
  外径允许偏差 δ=(D-Di)/Di ×100% D: 最大或最小外径mm
 
  Di:名义外径mm
 
  b. 钢管壁厚精度:与管坯的加热质量,各变形工序的工艺设计参数和调整参数,工具质量及其润滑质量等有关
 
  壁厚允许偏差: ρ=(S-Si)/Si×100% S:横截面上最大或最小壁厚
 
  Si:名义壁厚mm
 
  C.钢管椭圆度:表示钢管的不圆程度。
 
  d. 钢管长度:正常长度、定(倍)尺长度、长度允许偏差
 
  e. 钢管弯曲度:表示钢管的弯度:每米钢管长度的弯曲度、钢管全长的弯曲度
 
  f. 钢管端面切斜度:表示钢管端面与钢管横截面的倾斜程度
 
  g. 钢管端面坡口角度和钝边
 
  5.钢管表面质量:表面光洁要求
 
  a. 危险性缺陷:裂纹、内折、外折、轧破、离层、结疤、拉凹、凸包等。
 
  b. 一般性缺陷:麻坑、青线、划伤、碰伤、轻微的内、外直道、辊印等。
 
  产生原因:
 
  ① 由于管坯的表面缺陷或内部缺陷所带来的。
 
  ② 生产过程中产生的,如轧制工艺参数设计不正确,模具表面不光滑,润滑条件不好,孔型设计及调整不合理。
 
  ③ 管坯(钢管)在加热轧制,热处理以及矫直过程中,如果因为加热温度控制不当,变形不均匀,加热冷却速度不合理或矫直变形量太大而产生过大的残余应力,那么也有可能导致钢管产生表面裂纹。
 
  6.钢管理化性能:常温力学性能、高温力学性能、低温性能、抗腐蚀性能。钢管的理化性能主要取决于钢的化学成分,组织结构和钢的纯净度以及钢管的热处理方式等。
 
  7.钢管工艺性能:压扁、扩口、卷边、弯曲、焊接等。
 
  8.钢管金相组织:低倍组织(宏观)、高倍组织(微观) M、B、P、F、A、S
 
  9.钢管特殊要求:合同附件、技术协议。
 
  (二)无缝钢管质量检验方法:
 
  1.化学成分分析:化学分析法、仪器分析法(红外C—S仪、直读光谱仪、zcP等)。
 
  ①红外C—S仪:分析铁合金,炼钢原材料,钢铁中的C、S元素。
 
  ②直读光谱仪:块状试样中的C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni、Cn、A1、W、V、Ti、B、Nb、As、Sn、Sb、Pb、Bi
 
  ③N—0仪:气体含量分析N、O
 
  2.钢管几何尺寸及外形检查:
 
  ①钢管壁厚检查:千分尺、超声测厚仪,两端不少于8点并记录。
 
  ②钢管外径、椭圆度检查:卡规、游标卡尺、环规,测出最大点、最小点。
 
  ③钢管长度检查:钢卷尺、人工、自动测长。
 
  ④钢管弯曲度检查:直尺、水平尺(1m)、塞尺、细线测每米弯曲度、全长弯曲度。
 
  ⑤钢管端面坡口角度和钝边检查:角尺、卡板。
 
  3.钢管表面质量检查:100%
 
  ①人工肉眼检查:照明条件、标准、经验、标识、钢管转动。
 
  ②无损探伤检查:
 
  a. 超声波探伤UT:
 
  对于各种材质均匀的材料表面及内部裂纹缺陷比较敏感。
 
  标准:GB/T 5777-1996 级别:C5级
 
  b. 涡流探伤ET:(电磁感应)
 
  主要对点状(孔洞形)缺陷敏感。 标准:GB/T 7735-2004
 
  级别:B级
 
  c. 磁粉MT和漏磁探伤:
 
  磁力探伤,适用于铁磁性材料的表面和近表面缺陷的检测。
 
  标准:GB/T 12606-1999 级别: C4级
 
  d. 电磁超声波探伤:
 
  不需要耦合介质,可以应用于高温高速,粗燥的钢管表面探伤。
 
  e. 渗透探伤:
 
  荧光、着色、检测钢管表面缺陷。
 
  4.钢管理化性能检验:
 
  ①拉伸试验:测应力和变形,判定材料的强度(YS、TS)和塑性指标(A、Z)
 
  纵向,横向试样 管段、弧型、圆形试样(¢10、¢12.5)
 
  小口径、薄壁 大口径、厚壁 定标距。
 
  注:试样断后伸长率与试样尺寸有关 GB/T 1760
 
  ②冲击试验:CVN、缺口C型、V型、功J 值J/cm2
 
  标准试样10×10×55(mm) 非标试样5×10×55(mm)
 
  ③硬度试验:布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV等
 
  ④液压试验:试验压力、稳压时间、 p=2Sδ/D
 
  5.钢管工艺性能检验:
 
  ①压扁试验:圆形试样 C形试样(S/D>0.15) H=(1+2)S/(∝+S/D)
 
  L=40~100mm 单位长度变形系数=0.07~0.08
 
  ②环拉试验:L=15mm 无裂纹为合格
 
  ③扩口和卷边试验:顶心锥度为30°、40°、60°
 
  ④弯曲试验:可代替压扁试验(对大口径管而言)
 
  6.钢管金相分析:
 
  ①高倍检验(微观分析):非金属夹杂物100x GB/T 10561 晶粒度:级别、级差
 
  组织:M、B、S、T、P、F、A-S
 
  脱碳层:内、外
 
  A法评级:A类-硫化物 B类-氧化物 C类-硅酸盐 D-球状氧化 DS类
 
  ②低倍试验(宏观分析):肉眼、放大镜10x以下
 
  a. 酸蚀检验法、b. 硫印检验法(管坯检验,显示低培组织及缺陷,如疏松、偏析、皮下气泡、翻皮、白点、夹杂物等。
 
  c. 塔形发纹检验法:检验发纹数量、长度及分布
 
  在实际生产条件下准确测量钢管外径并不是一件容易事。生产条件是:
 
  ——高温,典型温度是700℃~ llOO℃或更高;
 
  ——高速;
 
  ——有径向位移和振动;
 
  ——管端有变形;
 
  ——有氧化铁皮;
 
  ——蒸气和烟雾;
 
  ——有水花;
 
  ——测量仪器受到冲击和振动。
 
  因此在线测量系统面对的问题是,在百分之几毫米(0.01mm)的公差内可靠、准确、稳定地进行测量。最重要的是在月复一月、年复一年的连续生产中保持这种性能。
 
  测径仪
 
  对无缝钢管的外径尺寸的检测,采用需要克服高温、高速、氧化铁皮、蒸汽烟雾、震动、大直径等问题。为此,我们采用了一下办法解决。
 
  首先,对无缝钢管的检测采用光学测量原理,实现无损测量,光电测头采用间距可筒双镜筒测头模式,其测头距离可自动调节,这样可以实现多种规格的外径检测,针对生产中的多种无缝钢管的检测也可实现。光学测量设备可以实现高精度的在线无损检测,测量能达到实时测量,测量频率可以达到500Hz~1000Hz,实现高速测量。
 
  其次,测径仪采用正压分流冷却防尘技术,并使用高压鼓风机,实现吹扫防尘,清除测头附近的氧化铁皮、水雾粉尘等干扰,并有过钢导槽,引导无缝钢管通过,测径仪整体采用全铸铁结构,器件采用工业器件,保证其在恶略环境中的精确测量,同时其测头部分安装有冷却防尘系统,使其能够测量高温状态下的无缝钢管,700℃~ llOO℃的检测均可。
 
  我们经过多次试验,发现造成抖动误差的主要原因有两个:一是被测物抖动时CCD芯片的成像有虚影现象,造成CCD芯片输出的信号压差降低、宽度增大;二是信号采集和通讯传输存在不同步现象,不同时刻的信号组合在一起造成数据混乱。我们通过采用亮度在50000mcd以上的进口LED光源,将测头的曝光时间缩短到了100微秒,即相当于采样频率10000Hz。消除了被测物抖动时的虚影现象。同时在电路系统中采用了光源—信号采集单元脉冲同步、多路采集同步、信号采集—通讯传输同步等多项同步技术,彻底消除了抖动误差。因此无缝钢管轧制中的震动并不会影响测量的精准。
 
  测径仪解决了在轧制中遇到的难题,并且测径仪内部没有太多的易损部件,使用寿命长,可以长时间的使用,只需定期进行一些清洁维护,维护简单,时间短,为无缝管材的无间断测量带来巨大的便利。测径仪测量可得到最大直径、最小直径、平均直径、椭圆度等多种信息。
 
  管端缺陷
 
  无缝钢管的管端是非常容易产生缺陷的,针对这一问题,在无缝钢管生产好后,采用管端缺陷检测装置机管端激光测厚仪进行测量即可。
 
  1、管端缺陷检测
 
  管端缺陷检测采用工业相机拍摄和图像处理技术来实现对管端缺陷的检测,并根据检测结果向切割锯和输送设备发出“切割”或“放行”信号。图像处理的方式是在统计模型下识别钢管内孔中是否存在塌陷管壁的截面以及塌陷量的大小,进而判断出管端是否需要锯切。
 
  2、管端激光测厚仪
 
  无缝钢管在轧制完成后管的两端会存在壁厚不均匀等缺陷,因此每根钢管都要将两端切除一部分。由于每根管存在缺陷的管端长度不等,所以在切除时难以确定具体的切除长度。管端壁厚检测设备通过连续检测壁厚来确定存在缺陷的管端长度,并在缺陷与合格部位分界线上通过打标机做出标记,为切管工序提供尺寸依据。管端激光测厚仪除了可以测量壁厚尺寸外,还可以检测该部分的内径、外径等尺寸。
 
  在无缝钢管生产中应用测量设备,能确保对不同规格的钢管尺寸进行检测,显示生产中的多种数据,对工艺所需的各项信息进行检测,通过监视相关直径,早期发现辊磨损或生产中的其它问题,提髙生产率(监测质量趋势)。为无缝钢管的生产带来巨大的便利,提升其品质。

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