温战龙
摘要：无缝钢管对比试样中人工缺陷几何尺寸的准确与否，直接关系到探伤设备的调试是否准确，进而影响到对批量钢管质量的检验。本文详细介绍了一种测量钢管外表面人工缺陷几何尺寸的简便方法，包括具体的测量过程和测量结果的不确定度评定。该方法可进行方便的现场测量，但测量范围受限，对于内表面人工缺陷的测量还有待进一步改进。
关键词：对比试样人工缺陷简便测量深度指示表
1 概述
无缝钢管超声波探伤检验的大概过程是：首先按要求尺寸制作对比试样，然后根据对比试样中人工缺陷的几何尺寸调试探伤设备，探伤设备测试结果合格后，对出厂钢管逐批逐根进行检验，判断是否符合要求。
2 测量方法和过程
2.1 人工缺陷长度的测量
因为探伤对人工缺陷长度的要求相对较低，所以使用分辨力为0.01mm的数显卡尺进行测量就可以满足需要。首先，将数显卡尺置零；然后沿着人工缺陷的方向将刀口内量爪卡入槽内，卡尺显示读数即为人工缺陷长度。对于纵向的人工缺陷，这样测量没有问题，但是对于横向的人工缺陷，这种方法测量出来的结果就是人工缺陷两端之间的弦长。
2.2 人工缺陷宽度的测量
人工缺陷宽度的测量比较简单，可以使用分度值为0.01mm量程为6mm的读数显微镜进行测量。首先，将目镜视场内分划板上的十字丝调节清晰，将带有镜筒座盘的读数显微镜放置于人工缺陷上方，进行物镜调焦使得矩形槽口的边缘清晰可见；然后移动显微镜，使其分划板的竖丝与矩形槽口的一个边缘重合，固定显微镜，在测微鼓轮上读数a，再转动测微鼓轮，使分划板竖丝移动到矩形槽口的另一个边缘，读数为b，|a-b|即为人工缺陷宽度值。
2.3 人工缺陷深度的测量
人工缺陷深度，是最重要的一个技术参数，同时也是一个不太容易测量的项目。选用的测量设备是分辨力为0.001mm的数显式深度指示表。为了使测量尽可能地准确，建议使用千分表作为表头，而不要使用百分表；另外，为了能使测头伸到矩形槽口的底部，就不能使用球面测头，需要将测头换成针尖式的长测头，这种测头可以直接购买合适尺寸的，也可以自己制作。
2.4 注意事项
①测量设备应尽可能使用数显的，以减少读数误差。②在宽度测量时，显微镜一定要掌握稳定（可以使用橡皮泥或者其他方法固定在钢管上），使其不会和钢管产生相对移动；另外，注意矩形槽口边缘的准确压线。③测量深度前首先清理矩形槽；在测量时，动作要慢，操作要细心。④要在矩形槽两端和中间的多个位置进行多次测量。
3 测量结果的扩展不确定度评定
由于人工缺陷对长度和宽度的要求不高，使用以上测量设备和测量方法均可以满足其要求，所以在这里着重分析的是对深度测量结果的扩展不确定度评定。
3.1 测量设备：分辨力为0.001mm、量程为12.7mm的数显深度指示表。
被测对象：人工缺陷的深度，0.4mm～1.5mm，允许误差±15%。
测量方法：同上。
3.2 数学模型
h=H（1）
式中，h——人工缺陷（矩形槽）的深度值，mm；
H——深度指示表显示值，mm。
3.3 输入量H的标准不确定度评定
输入量H的标准不确定度来源主要是测量重复性引入的标准不确定度分项u(H1)，人工缺陷底面不平引入的标准不确定度u(H2)，深度指示表倾斜引入的标准不确定度u(H3)，深度指示表本身的示值误差引入的标准不确定度u(H4)。
3.3.1 测量重复性引入的标准不确定度u(H1)
选取人工缺陷上某一个测量点，在重复性条件下重复测量10次，得到一个测量列：（单位：mm）
1.0051.0021.0030.9960.998
0.9991.0071.0041.0021.004
求得平均值：=1.002mm
单次标准偏差：s==0.0034mm
所以，u(H1)=s=0.0034mm
3.3.2 人工缺陷底面不平引入的标准不确定度u(H2)
估计底面的平面度不超过0.02mm，则测量点深度变化的半宽度为0.01mm，服从均匀分布。
由此引入的标准不确定度：
u(H2)=0.01/=0.0058mm
3.3.3 深度指示表倾斜引起的标准不确定度u(H3)
由于深度指示表倾斜的误差，估计不超过0.01mm，服从均匀分布，由此引入的标准不确定度为：
u(H3)=0.01/=0.0058mm
3.3.4 深度指示表本身的示值误差引起的标准不确定度u(H4)
由JJG830-2007《深度指示表》得出，深度指示表最大允许误差为±0.012mm，引入的标准不确定度：
u(H4)=0.012/=0.007mm
3.4 合成标准不确定度uc(H)
uc(H)==0.012mm
3.5 扩展不确定度评定
取k=2U=0.012×2=0.024mm
4 结论
使用以上设备和方法进行现场测量，最大的优点就是方便实用，希望可以帮助大家解决一些实际问题。不足之处是这种测量方法不能测量对比试样内表面的人工缺陷，有待进一步改进。
参考文献：
[1]GB/T 5777-2008，无缝钢管超声波探伤检验方法[S].
[2]付博，张少莹.GCr15钢管生产工艺要点与理论分析[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，2013(09).
[3]刘佳祺.浅谈高炉铸铁冷却壁制造质量的控制[J].价值工程，2013(02).
