管材超声波分层缺陷检测中盲区的构成的问题和方式
作者： 中式古韵
时间：2015-04-15 16:05:43
1 分层缺陷和盲区
1.1 分层缺陷
根据《冶金产品标准工作手册》中关于分层缺陷的介绍，可以对分层缺陷进行定义，即钢材在轧制的过程中被轧成片状，从而造成了内部金属的分离，一般容易分离的内部金属都是平行或者片状的。将缺陷位置的管材切开，会发现切口处有非常明显的层状分离现象，有的管材甚至会出现开裂的现象。需要注意的是，层状分离一般有两层或者三层，每层的裂缝之间有非金属杂物。分层缺陷的形成与严重的疏松、缩孔未完全排除、制造管材的钢坯中有裂纹或气泡以及非金属杂物清理不彻底有直接的关系。分层缺陷通常存在于距离管材表面1/4～1/2的壁厚处，会严重影响管材的使用性能，缩短管材的使用寿命。
1.2 盲区
简单的说，盲区就是管材在进行超声波分层缺陷检测的过程中无法被检测的区域。通过大量的超声波分层检测试验可以发现，盲区大多分布于管材的外壁到管材中部之间的区域。常见的界面波盲区在管材中所占的比例随管材管壁厚度的变化而变化——管壁厚度越大，盲区的比例越小；反之，管壁厚度越小，盲区所占的比例越大。盲区会直接影响超声波分层缺陷检测的结果，因此，在分析检测结果之前，要充分了解盲区形成的原因和分布特征。
2 超声波分层缺陷检测的原理和特点
超声波检测就是在对超声波与管材相互作用后反射、透射和散射出的波进行记录和研究后，能够测量管材的几何特性，对管材的内部缺陷进行监测，实现组织结构和力学性能变化的检测，并根据检测结果评价管材的质量和实际应用性的方法。
超声波分层缺陷检测工作的原理主要是利用超声波能够在管材中传播并反射的特性，利用超声波发射仪器向管材内发射超声波，超声波在管材内与管壁相互作用后便会根据管材的不同情况反射出不同的波形，最后利用特殊的接收设备接收并记录反馈回来的超声波，通过对反馈回来的超声波的特征进行分析，就能够判断出管材分层缺陷的情况。
超声波的穿透能力极强，能够对较厚、较长的金属管材进行检测，并且在检测的过程中不会对管材造成损伤。同时，超声波检测相比于其他检测方式，具有灵敏度高的优点，能够更为精确地确定分层缺陷的位置。除此之外，超声波以其低廉的检测成本、高速的检测速度和灵活的检测步骤而被广泛应用于管材的分层缺陷检测。
3 盲区的构成分析
管材超声波分层缺陷检测一般会使用直探头检测管壁的厚度，然后利用另一个探头检测。经过大量的检测发现，分层检测中的盲区主要有2个，即管材外表面界面波盲区和闸门位置设置的盲区。由于超声波分层缺陷检测对管材壁厚小于5 mm的管材检测结果不稳定，所以以下不对其进行分析。
3.1 管材外表面界面波盲区
超声波分层缺陷检测需要以水为波传播的介质，当超声波进入阻力差异的管材内时，就会在管材的内表面和外表面形成界面波。界面波是通过声波接收仪接收后经过显示器转化而形成的肉眼可见的波形，通常具有一定的宽度。通过波形，我们可以直观地看出一定时间内声波在管材内传播的距离，同时也代表着该部分的壁厚值。一旦管材内存在分层缺陷，就有可能导致声波无法反射，在显示屏上就无法显示壁厚值，这部分壁厚值就是管材外表面界面波盲区。
不同的管材，其外表面界面波盲区所占的比例也不同。例如，合金材料的管材壁厚一般为5～10 mm，它的外表面界面波盲区占到了整个壁厚的29.2%～39.6%；而对于厚度较大的管材，外表面界面波盲区占到了整个壁厚16.8%～24.1%.由此可见，管材壁厚越大，盲区所占比例越小。除此之外，管材的规格、检测所用的探头和频率都会影响检测到的盲区的大小。
3.2 闸门设置盲区
为了减少由于直探头和管材相对位置的变动而产生的误差，通常会开启检测仪器上的闸门跟踪功能。而这个报警闸门通常都会有一个小的间隙，这个间隙会产生闸门设置盲区。
根据位置的不同可将闸门设置盲区分为前沿盲区和后沿盲区两种。对于壁厚为5～10 mm的管材，前沿盲区占到了整个壁厚的12.3%～15.1%，后沿盲区占到了整个壁厚的8.5%～10.5%；对于壁厚大于10 mm的管材，前沿盲区一般占到了整个壁厚的11.1%～11.6%，后沿盲区一般占到了整个壁厚的8.1%～9.1%.由此可见，管材的壁厚不会影响前沿盲区和后沿盲区所占的比例。同时，只要设置好探头和管材的位置，尽量保证管材平直且在检测的过程中不发生相对移动，并设置好报警闸门，就可以减小前沿盲区和后沿盲区所占整个壁厚的比例。