天津钢管集团股份有限公司 天津市 300301
摘要：热轧无缝钢管绝大部分应用于石化以及工业生产领域，因而对其质量的要求较高，而对热轧无缝钢管生产企业而言，进行高效精准的质量缺陷定性、定量检测，既关系到企业产品在市场上的竞争力，也是改进生产工艺和提升生产技术水平的基础。本文首先简要阐述了热轧无缝钢管质量缺陷的检测需求和现状，进而探讨了对生产过程中的热轧钢管实施在线检测的关键技术和常见的解决方案。
关键词：质量缺陷检测；关键技术；解决方案；热轧无缝钢管
引言：
近年来国内热轧钢管的生产技术持续进步，产品的产量和销售范围都在不断增大，但是在在线质量缺陷检测技术研究方面，还缺少相对成熟的具体解决方案，企业所使用的检测设备依然是进口的居多。
一、热轧无缝钢管的质量检测需求与现状
（一）概述
热轧无缝钢管产品本身的加工工艺和结构形式决定了其质量缺陷的复杂性，而基于评定其质量等级和保证使用安全，国家和行业的相关标准中对缺陷类型有详细的分类和定义。这些缺陷在热轧无缝钢管产品上分布位置、对产品使用性能的影响以及产生的原因各异，因此为了保证产品能够达到其质量等级的标准要求，热轧无缝钢管生产企业需要使用有效的检测方法，既能够及时发现存在质量缺陷产品，又可以根据缺陷类型和产生的原因改进生产技术。
（二）热轧无缝钢管的检测特点及常用技术
与一般工业产品相比，热轧无缝钢管的质量缺陷不仅种类和成因繁多，还大多十分隐蔽和细微，需要利用专用检测仪器和方法才能够间接的判断其有无，而对其进行准确的定量、定位与定性则难度更大。目前在产品质量缺陷检测方面主要应用物理学原理，利用热轧无缝钢管因存在质量缺陷而导致的物理性质变化来进行无损检测，常用的有漏磁、涡流以及超声波等几种相对成熟的技术。而这些方法在检测时各有所长，在检测效率以及对特定缺陷类型的敏感度方面存在明显区别。其中漏磁法在检测效率和质量缺陷敏感性方面比较理想，能够实现生产过程中的在线自动化检测，并且可以快速识别热轧无缝钢管的外侧表面针孔、折叠以及细微裂纹等多种质量缺陷，因此是在线检测设备研发常用的一种技术[1]。超声波技术则适用于进行产品的线下检测，对于产品的直道、杂质以及裂纹可以精准识别，但是无法实现在线检测。而涡流探伤技术中应用穿越式探头的设备能够进行高效在线检测，而且在缺陷敏感类型方面与漏磁法有明显的互补性，因此二者时常被组合应用。
二、实现热轧无缝钢管质量缺陷在线检测需要解决的问题
虽然目前对各种类型的热轧无缝钢管质量缺陷都有相应的无损检测技术，但满足生产企业的检测需求却存在一定问题，不仅单一技术应用无法识别所有质量缺陷，而且部分检测技术只能对离线产品进行检测，显然与目前热轧无缝钢管的生产效率不匹配。而要想解决这些问题并实现高效的在线检测，需要首先在检测设备研发和技术应用方面提高仪器的效率、灵敏度以及检测结果的分析处理能力。
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（一）检测设备对质量缺陷的灵敏度和检测效率
实现热轧无缝钢管质量缺陷的在线检测，要求检测设备能够对绝大部分类型的缺陷具有较高灵敏度，而且检测速度需要跟上钢管的产出速度。这就要求设备不能只依靠单一的检测技术原理，而是能够综合利用各种技术来发现无缝钢管不同类型缺陷造成的典型磁场、电场等的变化。并且检测信号的加载和采集不仅技术上可行，还要能够在极短的时间里完成。而这需要设备具有极强的抗干扰能力和对检测信号的高分辨率。因此目前国内的检测设备生产技术很难满足使用要求，热轧无缝钢管生产企业所使用的大多是进口的在线检测设备。
（二）对质量缺陷进行实时定量与定性分析
由于热轧无缝钢管在生产过程中会出现多种类型的质量缺陷，缺陷具体类型与生产设备参数设置、环境因素以及原料质量等都有内在联系，因此只有在在线检测当中能够实时对缺陷类型进行定性和定量分析，生产技术人员才能够准确的判断哪一个生产环节可能需要调整，迅速的做出响应并避免出现更多存在质量缺陷的产品。所以在线检测设备不仅需要基于对各种缺陷的敏感度，准确判断出质量缺陷是否存在，还应该可以对缺陷进行定量和定性，从而让管理人员直观的实时了解缺陷类型、大小以及出现在产品的什么部位，满足目前的热轧无缝钢管质量缺陷控制需要。
三、目前常见的在线检测解决方案
（一）涡流与漏磁检测法的联合应用
在检测效率和质量缺陷敏感度方面，涡流与漏磁这两种技术方法具有明显优势。在进行热轧无缝钢管质量缺陷的在线检测时，应用穿越式探头的涡流法检测设备与基于漏磁磁场测定的漏磁法检测设备联合应用，可以利用二者对不同类型质量缺陷良好的敏感度，快速精准的检测出绝大部分类型的缺陷[2]。而且这两种设备的研发和生产技术相对成熟，不仅设备原理相对简单和易于维护，在经济性方面也比较理想。可以根据热轧无缝钢管生产企业自身设备和工艺特点，选择相应规格型号的在线检测设备。
（二）基于有限元分析软件的漏磁法检测设备
有限元分析软件具有强大的建模和数据计算分析功能，可以实时处理复杂的数据信息并将分析结果以直观的形式呈现。因此基于有限元分析软件的漏磁法检测设备具有对被检测对象进行三维数据参数采集和分析的能力，可以通过建模并对设备传感器采集而来的磁场等数据进行分析处理，并且准确的对产品质量状况、缺陷类型进行定性和定量分析，以图表形式实时的通过检测设备交互界面呈现给技术人员。因此应用了有限元分析软件的漏磁法检测设备，比普通设备的检测效率更高且检测结果具有更大的应用价值。
四、结束语
由于热轧无缝钢管的应用领域对其质量要求日益苛刻，因而在目前国内轧钢生产技术和产能都持续进步和增长的背景下，亟需加快产品质量缺陷在线检测设备的研发，以保证热轧无缝钢管的质量并实现行业生产技术的全面进步。
参考文献：
[1]叶子义. 热轧无缝钢管质量检测技术的现状问题分析及改进对策研究[J]. 中国设备工程，2017（4）.
[2]韩剑，麻永林. 热轧无缝钢管质量缺陷与检测方法探讨[J]. 城市建设理论研究（电子版），2016（31）：24-25.
论文作者:秦德镇
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第31期
论文发表时间:2019/9/11
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