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申请/专利权人：中国石油天然气集团有限公司;中国石油集团工程材料研究院有限公司;北京隆盛泰科石油管科技有限公司

摘要：本发明属于无损检测技术领域，涉及一种ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块及设计方法。该对比试块包括管体以及开设在管体上的人工缺陷；所述人工缺陷包括四类，其分别是：倾斜缺陷、垂直缺陷、闸门宽度缺陷以及分层缺陷；所述设计方法包括：1选择与被检测ERW钢管在外形、材料、粗糙度上相同或相近的管材作为对比试块管体；2根据所述被检测ERW钢管上的各种缺陷，在对比试块管体上设计与所述各种缺陷所处位置相同的人工缺陷；通过本发明解决了焊缝电磁超声自动检测对不同方位和不同类型的焊缝缺陷进行定量评定问题。

主权项：1.一种ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块，其特征在于：包括管体以及开设在管体上的人工缺陷；所述人工缺陷包括四类，其分别是：a、用于模拟ERW钢管焊缝与管体表面成一定角度的倾斜缺陷；所述倾斜缺陷沿轴向设置在管体外壁以及管体内壁上的多个矩形槽；b、用于模拟ERW钢管焊缝与管体表面垂直的垂直缺陷；所述垂直缺陷为与焊缝坡口垂直且位于壁厚中间的多个水平平底孔；所述多个水平平底孔沿着轴向依次设置；c、用于检测出焊缝一定范围内的闸门宽度缺陷；其中，规定一定范围内包括：焊缝和焊缝两侧10mm宽母材的内部区域或热影响区宽度的内部区域；所述闸门宽度缺陷为三个竖直通孔；其中，一个竖直通孔在焊缝中心开设，另外两个竖直通孔分布在沿焊缝中心开设的竖直通孔两侧，且所述两个竖直通孔之间的距离为10mm或热影响区宽度；d、用于检测焊缝两侧25mm或50mm范围内的分层缺陷；所述分层缺陷为开设在管体内壁上且分布在焊缝中心两侧的平底孔；所述的平底孔的深度为壁厚的12至34；所述矩形槽的深度为管体壁厚的5％至12.5％，矩形槽宽度为1mm，矩形槽的长度为电磁超声检测探头宽度的1.5倍；矩形槽的数量为4个；所述水平平底孔的直径为Φ3mm；水平平底孔的数量为2个。

全文数据：ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块及设计方法技术领域[0001]本发明属于无损检测技术领域，涉及一种ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块及设计方法。背景技术[0002]随着油气输送管线的输送压力、钢级的不断提高，油气输送用ERW钢管的要求也在不断提高，在海底管线中应用ERW钢管数量较大，如一些油田群开发项目和天然气开发项目。ERW钢管是将热乳卷板经过连续辊式成型后，利用高频电流的集肤效应和邻近效应，使卷板边缘产生电阻热并造成金属熔化，在挤压辊的作用下进行压力焊接，其特点:焊接速度高，由于电流能量高度集中于焊接区，加热速度极快，因而焊接速度很高，焊速一般在10米分钟-45米分钟;热影响区小，因焊速高，工件自冷作用强，故不仅热影响区小，而且不易发生氧化，可获得具有较好组织和性能的焊缝，尺寸精度高。因此，ERW钢管焊缝的质量将成为其主要控制目标。[0003]通常应用压电超声检测方法检测ERW钢管焊缝缺陷，由于ERW钢管焊接和成型的特点，对于与钢管表面成一定角度的缺陷（钩状裂纹、未熔合、未焊透等容易检出，对于与钢管表面垂直的缺陷（如冷焊、灰斑、未焊透等难以检出。近年来国内外均在针对电磁超声检测进行研究，与常规压电晶片的超声波检测相比，电磁超声检测可实现非接触检测、高温监测、自动化检测等优点，并且电磁超声检测检测速度快、检测灵敏度高。但是，相关电磁超声检测的国内外标准（如GBT20935·1〜3-2007、ASTME1774-96、ASTME1962-2004和ASTME1816-2007等）中均未涉及到的如何采用电磁超声检测的方式对ERW钢管焊缝缺陷进行定量检测的内容。发明内容[0004]为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块及设计方法，解决了焊缝电磁超声自动检测对不同方位和不同类型的焊缝缺陷进行定量评定问题。[0005]本发明的具体技术方案是：[0006]—种ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块，其特殊之处是:包括管体以及开设在管体上的人工缺陷；[0007]所述人工缺陷包括四类，其分别是：[0008]a、用于模拟ERW钢管焊缝与管体表面成一定角度的倾斜缺陷；所述倾斜缺陷沿轴向设置在管体外壁以及管体内壁上的多个矩形槽；[0009]b、用于模拟ERW钢管焊缝与管体表面垂直的垂直缺陷；所述垂直缺陷为与焊缝坡口垂直且位于壁厚中间的多个水平平底孔;所述多个水平平底孔沿着轴向依次设置；[0010]c、用于检测出焊缝一定范围内的闸门宽度缺陷；其中，规定一定范围内包括:焊缝和焊缝两侧IOmm宽母材的内部区域或热影响区宽度的内部区域;所述闸门宽度缺陷为三个竖直通孔;其中，一个竖直通孔在焊缝中心开设，另外两个竖直通孔分布在沿焊缝中心开设的竖直通孔两侧，且所述两个竖直通孔之间的距离为IOmm或热影响区宽度；[0011]d、用于检测焊缝两侧25mm或50mm范围内的分层缺陷;所述分层缺陷为开设在管体内壁上且分布在焊缝中心两侧的平底孔;所述的平底孔的深度为壁厚的12至34。[0012]进一步地，所述矩形槽的深度为管体壁厚的5%至12.5%，矩形槽宽度为Imm，矩形槽的长度为电磁超声检测探头宽度的1.5倍。矩形槽的数量为4个；[0013]进一步地，所述水平平底孔的直径为Φ3πιπι;水平平底孔的数量为2个；[0014]进一步地，位于焊缝中心的竖直通孔的直径为Φ1.6mm，分布在焊缝中心两侧的两个竖直通孔的直径为Φ3.2mm。[0015]进一步地，平底孔的直径为Φ6.0mm。[0016]进一步地，所述管体的材料的透声性、声速、声衰减与待检ERW钢管相同、管体的材质均匀、无杂质、无影响使用的自身缺陷，管体的厚度及表面粗糙度与待检ERW钢管相同。[0017]基于上述的ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块的结构描述，现对其设计方法介绍，其具体步骤包括：[0018]1选择与被检测ERW钢管在外形、材料、粗糙度上相同或相近的管材作为对比试块管体；[0019]2根据所述被检测ERW钢管上的各种缺陷，在对比试块管体上设计与所述各种缺陷所处位置相同的人工缺陷；[0020]所述人工缺陷包括倾斜缺陷、垂直缺陷、闸门宽度缺陷以及分层缺陷；[0021]其中，沿轴向设置在管体外壁以及管体内壁上的多个矩形槽作为倾斜缺陷;所述矩形槽的深度为管体壁厚的5%至12.5%，矩形槽宽度为lmm，矩形槽的长度为电磁超声检测探头宽度的1.5倍；[0022]将与焊缝坡口垂直且位于壁厚中间的多个水平平底孔作为垂直缺陷;所述多个水平平底孔沿着轴向依次设置;水平平底孔的直径为Φ3mm;[0023]闸门宽度缺陷为三个竖直通孔;其中，一个竖直通孔在焊缝中心开设，另外两个竖直通孔分布在沿焊缝中心开设的竖直通孔两侧，且所述两个竖直通孔之间的距离为IOmm或热影响区宽度;位于焊缝中心的竖直通孔的直径为Φ1.6_，分布在焊缝中心两侧的两个竖直通孔的直径为Φ3.2mm;[0024]将开设在管体内壁上且分布在焊缝中心两侧的平底孔作为分层缺陷;所述的平底孔的深度为壁厚的12至34;平底孔的直径为Φ6.0_。[0025]本发明的优点在于：[0026]本发明通过对ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块的设计，利用对比试块上四种不同形状、结构的人工缺陷完成了对实际待测ERW钢管焊缝中钩状裂纹、未熔合、未焊合、夹渣、冷焊、灰斑等缺陷的检测，解决了ERW钢管焊缝缺陷的定量评定问题。附图说明[0027]图1为对比试块的结构简图；[0028]图2为倾斜缺陷在管体外壁的剖视图；[0029]图3为倾斜缺陷在管体内壁的剖视图；[0030]图4为垂直缺陷在管体上的沿从右至左的方向开设的剖视图；[0031]图5为垂直缺陷在管体上的沿从左至右的方向开设的剖视图；[0032]图6为检测闸门宽度缺陷的结构剖视图；[0033]图7为分层缺陷的结构剖视图。具体实施方式[0034]ERW钢管的焊接工艺是采用高频电流产生的集肤效应原理把热乳板卷边缘进行加热至熔融状态，再通过机械挤压方法进行焊接。通过该工艺生产的ERW焊接钢管焊缝中心会有一条白色的熔合线，在熔合线两侧的热影响区（即腰鼓形会产生由中部向表面方向延伸的金属流线。在焊接过程中，管坯金属经历了冷态、热态、再冷态的热循环过程，会产生与钢管表面倾斜的缺陷（如钩状裂纹、未熔合、未焊合、夹渣等及垂直于钢管表面的缺陷（如冷焊、灰斑、未熔合、未焊合、夹渣等）。[0035]为了对上述缺陷进行定量检测评定，本发明提供了一种ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块用于解决这一问题。[0036]对比试块材料的透声性、声速、声衰减等应尽可能与被检工件相同或相近。一般情况下，对比试块材质尽可能与被检工件相同或相近。制作时应保证材质均匀、无杂质、无影响使用的缺陷。[0037]对比试块的外形应尽可能简单，并能代表待测ERW钢管的特征。对比试块厚度应与待测ERW钢管的厚度要对应，对比试块表面粗糙度与被工件相同或相近。[0038]对比试块中的人工缺陷有矩形槽、水平平底孔、竖直通孔和平底孔等，主要用于模拟ERW钢管焊缝中与钢管表面倾斜的缺陷（如钩状裂纹、未熔合、未焊合、夹渣等）、垂直于钢管表面的缺陷如冷焊、灰斑、未熔合、未焊合、夹渣等）、闸门宽度缺陷以及检测钢管焊缝一定宽度范围内母材分层缺陷，如图1所示，设置这些人工反射体可以有效地检测出ERW钢管焊缝上存在的缺陷。[0039]倾斜缺陷设计[0040]由于ERW钢管焊缝成型的特点，在钢管焊缝表面及近表面产生与表面成一定角度的缺陷-倾斜缺陷（如钩状裂纹、未熔合、未焊合、夹渣等），为了能有效地检测出这些缺陷，在对比试块的管体内外表面开设N5或N8或NlO或N12.5的矩形槽根据不同的灵敏度确定），槽长度为探头宽度1.5倍，宽度为lmm，深度为壁厚的5%8%、10%、12.5%且最大值为1.2mm，最小值为0.3mm，如图2和3中的①⑨②⑧所示。[0041]垂直缺陷设计[0042]由于钢管焊缝壁厚的增加或坡口面上母材夹杂或坡口面上清理不干净等原因，可能就产生了与焊缝表面垂直的各种缺陷如冷焊、灰斑、未熔合、未焊合、夹渣等），为了能有效地检测出这些缺陷，常用ERW钢管焊缝相关标准或规范中人工缺陷是难以检测出。在对比试块中设计与焊缝坡口面垂直且位于壁厚中间的Φ3πιπι水平平底孔人工缺陷，如图4和图5中的③⑦所示。[0043]检测闸门宽度缺陷设计[0044]为了能有效地检测出焊缝一定范围的缺陷-闸门宽度缺陷，一般规定:一定范围是焊缝和焊缝两侧IOmm宽母材的内部区域或热影响区宽度的内部区域这个范围取值时以二者较大值为先），从而做到有针对性检测。闸门宽度缺陷为三个竖直通孔;其中，一个竖直通孔在焊缝中心开设该孔直径为Φ1.6m，主要用于调节检测灵敏度和设置检测闸门终点位置），另外两个竖直通孔分布在沿焊缝中心开设的竖直通孔两侧，且所述两个竖直通孔之间的距离为IOmm或热影响区宽度两个竖直通孔直径均为Φ3.2mm主要用于设置检测闸门起点位置如图6中的④⑤⑥所示。[0045]分层缺陷设计[0046]为了避免影响检测焊缝缺陷声束的传输，应对焊缝两侧25mm或50mm区域进行母材分层缺陷检测。在管体上开设且分布在焊缝中心两侧的平底孔，平底孔的埋藏深度为壁厚的12至34,如图7中的⑩@所示。

权利要求：1.一种ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块，其特征在于:包括管体以及开设在管体上的人工缺陷；所述人工缺陷包括四类，其分别是：a、用于模拟ERW钢管焊缝与管体表面成一定角度的倾斜缺陷；所述倾斜缺陷沿轴向设置在管体外壁以及管体内壁上的多个矩形槽；b、用于模拟ERW钢管焊缝与管体表面垂直的垂直缺陷；所述垂直缺陷为与焊缝坡口垂直且位于壁厚中间的多个水平平底孔;所述多个水平平底孔沿着轴向依次设置；c、用于检测出焊缝一定范围内的闸门宽度缺陷;其中，规定一定范围内包括:焊缝和焊缝两侧IOmm宽母材的内部区域或热影响区宽度的内部区域;所述闸门宽度缺陷为三个竖直通孔;其中，一个竖直通孔在焊缝中心开设，另外两个竖直通孔分布在沿焊缝中心开设的竖直通孔两侧，且所述两个竖直通孔之间的距离为IOmm或热影响区宽度；d、用于检测焊缝两侧25mm或50mm范围内的分层缺陷;所述分层缺陷为开设在管体内壁上且分布在焊缝中心两侧的平底孔;所述的平底孔的深度为壁厚的12至34。2.根据权利要求1所述的ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块，其特征在于:所述矩形槽的深度为管体壁厚的5%至12.5%，矩形槽宽度为1mm，矩形槽的长度为电磁超声检测探头宽度的1.5倍;矩形槽的数量为4个。3.根据权利要求1所述的ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块，其特征在于:所述水平平底孔的直径为Φ3πιπι;水平平底孔的数量为2个。4.根据权利要求1所述的ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块，其特征在于:位于焊缝中心的竖直通孔的直径为Φ1.6mm，分布在焊缝中心两侧的两个竖直通孔的直径为®3.2mm〇5.根据权利要求1所述的ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块，其特征在于:平底孔的直径为Φ6.0mm。6.根据权利要求1所述的ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块，其特征在于：所述管体的材料的透声性、声速、声衰减与待检ERW钢管相同、管体的材质均勾、无杂质、无影响使用的自身缺陷，管体的厚度及表面粗糙度与待检ERW钢管相同。7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的ERW钢管焊缝电磁超声自动检测的对比试块的设计方法，其特征在于，其具体步骤包括：1选择与被检测ERW钢管在外形、材料、粗糙度上相同或相近的管材作为对比试块管体；2根据所述被检测ERW钢管上的各种缺陷，在对比试块管体上设计与所述各种缺陷所处位置相同的人工缺陷；所述人工缺陷包括倾斜缺陷、垂直缺陷、闸门宽度缺陷以及分层缺陷；其中，沿轴向设置在管体外壁以及管体内壁上的多个矩形槽作为倾斜缺陷；所述矩形槽的深度为管体壁厚的5%至12.5%，矩形槽宽度为1mm，矩形槽的长度为电磁超声检测探头宽度的1.5倍；将与焊缝坡口垂直且位于壁厚中间的多个水平平底孔作为垂直缺陷;所述多个水平平底孔沿着轴向依次设置;水平平底孔的直径为Φ3πιπι;闸门宽度缺陷为三个竖直通孔;其中，一个竖直通孔在焊缝中心开设，另外两个竖直通孔分布在沿焊缝中心开设的竖直通孔两侧，且所述两个竖直通孔之间的距离为IOmm或热影响区宽度;位于焊缝中心的竖直通孔的直径为Φ1.6_，分布在焊缝中心两侧的两个竖直通孔的直径为Φ3.2mm;将开设在管体内壁上且分布在焊缝中心两侧的平底孔作为分层缺陷;所述的平底孔的深度为壁厚的12至34;平底孔的直径为Φ6.0_。

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