至德钢业异型不锈钢管件的设计制作工艺方法

 异型不锈钢管件已广泛应用于汽车、摩托车、气动元件、液压缸筒及航空、航天等行业。比如机械工程、建筑设备上的异型不锈钢管接头，要求在使用前或者在役时均对其进行检测，保证其质量。对不锈钢管件检测使用较多的无损检测方法为超声波检测(UT)、磁漏检测(MFL)和涡流检测(ET)，张广纯等提到对于大口径钢不锈钢管采用超声检测，而对小口径钢不锈钢管则采用超声和涡流(ET)方法检测。但是对于小口径不锈钢管件进行超声波检测时，王婵等提到即使采用聚焦探头，声速仍有一定的宽度，杂波很高，很难从杂波信号中区分缺陷信号。

 目前还没有对异型不锈钢管件的系统性研究，车俊铁等只提出对于异型小零件进行检测，可以根据零件大小形状制作相应的检测线圈。因此，本文预采用外穿过式检测线圈对不锈钢异型不锈钢管件进行探索性涡流检测试验研究。

一、异型不锈钢管件的特点

 异型不锈钢管材通常具有如下一个或多个特点：

  1. 具有两个或两个以上的不均匀内孔；

  2. 截面形状复杂、不对称，例如不锈钢管截面外型非圆且具有多个非规则内孔。

  3. 壁厚不均匀，在特殊情况下使壁厚差可达十几倍甚至几十倍。

浙江至德钢业有限公司针对异型不锈钢管件的以上特点设计了异型不锈钢管件形状。异型不锈钢管件材料为不锈钢304(1Cr18Ni9Ti)。本研究主要是针对飞机连接件不锈钢管接头而设计，不锈钢管接头如图所示。异型不锈钢管件设计分为两种形状，分别为内凸型和内凹型；而这两种形状又分别有宽度为5 mm和10 mm两种。

二、试验标准样不锈钢管

 标准参考样不锈钢管，可用来校验涡流检测系统的综合性能，设定和校正探伤仪工作参数和操作条件，以及在检测中对比评价缺陷信号等。

  1. 标准样不锈钢管的制作要求

    a. 标准样不锈钢管的材质、尺寸、热处理和表面状态等必须与被检件相同；

    b. 非常平直，弯曲度不大于1.5mm/m；

    c. 不得存在干扰检测的缺陷。

  2. 标准样不锈钢管上的人工缺陷

   为达到检出缺陷的目的，需要加工一定形状和尺寸的人工缺陷。

   a. 人工缺陷的种类

   人工缺陷的形式有钻孔、纵向矩形槽、轴向矩形槽、纵向V形槽、横向弓形槽、环形槽六种形式。涡流检测采用何种形式的人工缺陷，这应由生产过程中可能产生的最典型的伤形来确定。在自然伤以细长裂纹为主的产品中，如钢棒的校准人工缺陷应选用纵向刻槽人工缺陷；而在对焊缝进行检测时，采用孔状伤作为校准人工缺陷，更能代表未焊透的自然缺陷。

   b. 人工缺陷的加工和测量

  人工缺陷的加工方法，粗略地说可分为机械加工式、化学腐蚀式和电火花加工方式。机械加工应由精密机床加工，制作比较简单，但它对微小的伤形难以保证精度，成品率低；化学腐蚀时利用腐蚀的时间长短来控制缺陷深浅的，难以达到较低的粗糙度。电火花加工能适应各种缺陷形状的加工，同时不受材料的限制，因此，目前用的最为普遍的是电火花加工式和钻孔式。

   对于加工好的人工缺陷需进行测量，通常采用光学显微镜进行测量。而对宽度较大的校准缺陷也可采用探针法等进行测量。而对不锈钢管材内壁等刻好的校准缺陷，可用硅橡胶复膜法进行测量。没有条件自己测量可请计量局代为测定校准伤尺寸，一般对一个特征尺寸至少测三次（或测三点），取平均值为校准尺寸。

  浙江至德钢业有限公司本次试验研究采取刻制表面周向刻槽缺陷，采用电火花方式加工。槽的长度、宽度取决于作为加工电极的铜片的长度和厚度，由于槽形缺陷的长度和宽度不是影响涡流响应信号幅值和相位大小的主要因素，而人工槽形缺陷的深度与涡流响应信号由密切关系，因此缺陷的深度作为重点控制指标。为保持涡流检测结果的可比性，槽的长度和宽度应保持一致。通常槽的长度控制在5~10 mm，槽的宽度在0.05~1 mm。本文根据GJB2908A刻槽标准刻制周向槽，槽长5 mm，槽宽0.8 mm。在槽的长度和宽度一致的情况下，改变槽的深度，分别对不锈钢异型不锈钢管件进行检测，分析缺陷深度对检测结果的影响。