淺談鑄件ASTM E圖譜評定分析與應(yīng)用

保萬紅，侯 佼

（共享裝備股份有限公司檢測中心，寧夏銀川 750021）

淺談鑄件ASTM E圖譜評定分析與應(yīng)用

保萬紅，侯 佼

（共享裝備股份有限公司檢測中心，寧夏銀川 750021）

通過對標(biāo)準(zhǔn)評定圖譜ASTM E446（ASTM E186、ASTM E280）的解讀分析，結(jié)合實際RT探傷拍攝的底片對比，用量化的數(shù)據(jù)對缺陷進(jìn)行分析。

評定；解讀；量化；分析

0 前言

鑄造是裝備制造的基礎(chǔ)。鑄件品質(zhì)的優(yōu)劣，直接影響到裝備的技術(shù)性能、服役壽命和使用安全。所以要想鑄造高質(zhì)量的產(chǎn)品首先分析研究、解決缺陷的問題。鑄件里存在著很多類型的缺陷，如夾渣（夾砂）、氣孔、疏松（縮松） 、冷隔等，以上缺陷在逐漸內(nèi)部因受外界條件的不同其生成的形狀各不相同，就是同種類型的缺陷也完全不盡相同，也有不同類型的缺陷相互摻雜在一起，這類缺陷用超聲波檢測（以下簡稱UT）探傷時缺陷反射波混雜，不易準(zhǔn)確定出它的大小、面積、尺寸以及位置；同樣用射線檢測（以下簡稱R T）探傷發(fā)現(xiàn)缺陷（因參數(shù)不同在底片上反映的缺陷形狀不同）在底片上的形狀難于定量、定位。

基于上述問題，本文只討論RT 探傷出的鑄件缺陷在底片上的影像進(jìn)行分析討論。底片的評定使用的是ASTM E 446、ASTM E 189、ASTM E 280標(biāo)準(zhǔn)參考圖譜，此類圖像影像典型簡潔明了，讓評定人員很直觀的看到缺陷的形狀結(jié)構(gòu)類型，但其中是典型的缺陷形貌不能完全適合實際當(dāng)中我們所看到的缺陷形貌，因此在底片評定時不同的人員片定出的底片缺陷類型也不不相同，特別是對剛?cè)胄械臋z驗人員更難掌握此類評定方法。本文通過繼承ASTM E標(biāo)準(zhǔn)的缺陷分級基礎(chǔ)上，結(jié)合依據(jù)GB/ T5677—2007標(biāo)準(zhǔn)和日本JIS系類鑄件類產(chǎn)品底片評定方法方法，分析ASTM E類參考圖譜中某類典型缺陷參數(shù)進(jìn)行測試分析，結(jié)合實際中評定底片測試數(shù)據(jù)對比分析，給評定者一些可參考的數(shù)據(jù)，能準(zhǔn)確、快捷的評定鑄件缺陷，因測試數(shù)據(jù)較多，本文僅以壁厚在120 mm以下的鑄件壁厚進(jìn)行測試分析。

1 鑄件內(nèi)部產(chǎn)生缺陷類別

鑄造產(chǎn)品中常見缺陷主要有冷隔、縮孔、疏松、裂紋、夾砂和夾雜物、氣孔等。在鑄件中除以上缺陷外,還有一種常見的典型缺陷是浮渣,主要集中在鑄件表面及表面，用肉眼直接可見。

1.1 冷隔

主要是澆注溫度太低,，金屬熔液在鑄型中不能充分流動，使兩股融體相遇未充分溶解，在鑄件表面或近表面形成冷隔;冷隔，冷隔往往用肉眼可以發(fā)現(xiàn)。

1.2 疏松

疏松發(fā)生在厚大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等區(qū)域，如熱節(jié)中心呈樹枝狀多孔性組織分布、其產(chǎn)生原因是鐵液在冷卻和凝固過程中，其發(fā)生液態(tài)收縮和固態(tài)收縮，由于工藝設(shè)計或澆注操作不當(dāng)，造成鐵液補縮量不足，在鑄件內(nèi)產(chǎn)生空洞，凝結(jié)時形成的密爾集中的大空洞成為縮孔，分散而細(xì)小的空洞成為縮松?？s松和縮孔在底片上呈現(xiàn)的形態(tài)常見的是集中空洞、纖維狀縮孔、海面狀縮松。如圖1所示。

圖1 縮松類缺陷底片顯示

1.3 夾砂和夾渣

夾砂是澆鑄時砂型剝落混進(jìn)鑄件形成的，夾渣是鋼水中的熔渣沒有與鋼水分離混進(jìn)鑄件形成的。其在底片上整體影像形狀極為不規(guī)則，影響結(jié)合度具有顆粒度特征，尤其在影像的邊緣區(qū)特征更為明顯。如圖2顯示。

圖2 夾渣、夾砂類缺陷底片顯示

1.4 氣孔

金屬凝固過程中,其中的一部分氣體來不及逃逸而在金屬內(nèi)部或表面發(fā)生的圓孔。因氣孔表面較為光潔,故反射波尖銳、陡直，在底片上呈現(xiàn)為孤立的或成群的圓形、橢圓和梨形的暗斑，輪廓光滑，影像鮮明，整個影像黑度大。它存在破壞了金屬的連續(xù)性，減少了承載面，造成局部應(yīng)力集中降低了鑄件的機械性能，尤其是降低逐漸的沖擊韌性和疲勞強度， 如圖3顯示。

圖3 氣孔類缺陷底片顯示

2 圖譜圖片數(shù)據(jù)分析對比

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T5677鑄鋼件底片評定數(shù)據(jù)，應(yīng)用其中氣孔、夾渣、夾砂以及圓形缺陷（長寬比小于3）點數(shù)換算表（表1），來換算ASTM E446、ASTM E186圖譜中氣孔、夾砂及圓形缺陷大小，如表2。

表1 缺陷尺寸和缺陷點數(shù)換算表

從表1中可以看出其換算是依據(jù)缺陷尺寸的大小換算成點數(shù)，來描述缺陷在鑄件內(nèi)產(chǎn)生的危害及其影響其使用性能，其點數(shù)越大危害性就越大。

通過ASM E圖譜典型缺陷影像可將缺陷分為五個等級，如A1/A2/A3/A4/A5、C1/C2/C3/C4/C4/ C5等,因此圖譜中只對一個區(qū)間的壁厚用不同類的評定方法評定，如ASTM E446,是在壁厚≤51 mm；ASTM E186是在壁厚51 mm＜t≤114 mm、而GB/T5677分為六個等級來評定的，其中把壁厚進(jìn)行細(xì)化來分段來判定缺陷的接受級別。而本文是基于ASMT E類缺陷影像來測定數(shù)據(jù)的；所以把壁厚在120 mm內(nèi)的測試數(shù)據(jù)以壁厚≤51 mm和51 mm＜t≤114 mm的范圍內(nèi)，結(jié)合GB/T5677標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。依據(jù)圖譜ASTM E446和ASTM E186中缺陷類別分級，把氣孔、夾渣、夾雜、縮松分五個級別，通過對每個級別缺陷數(shù)據(jù)的測試匯總，結(jié)合表1的數(shù)據(jù)對比分析得出表2、表3的數(shù)據(jù)分析表。

表2 氣孔、夾渣夾砂類圓形缺陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計

表3 縮松類缺陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3 實際評定分析

實際當(dāng)中我們發(fā)現(xiàn)在底片上反映出的各類缺陷完全不像 ASTM E參考圖譜上的缺陷那樣有形、有規(guī)則。其缺陷大小、面積、類型也完全不同于實際透照反映的清晰明顯。為更優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)圖譜數(shù)據(jù)測試的有效性，利用ASTM E標(biāo)準(zhǔn)圖譜在實際平片中對評定的缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行測定匯總，以相應(yīng)的壁厚數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析可得出4數(shù)據(jù)。

表4 實際測試缺陷評定數(shù)據(jù)統(tǒng)計

4 測試對比結(jié)果

依據(jù)ASTM E94標(biāo)準(zhǔn)要求，使壁厚在120 mm內(nèi)（≤51 mm和51~114 mm）按兩個檔次來分析缺陷數(shù)據(jù)，從表2、表3看出，測試計算ASTM E446 ASTM E186圖譜缺陷影像點數(shù)值與實際當(dāng)中評定底片缺陷換算的點數(shù)值非常接近，其差值與圖譜中的數(shù)據(jù)測定再其上下限內(nèi)，所以測定據(jù)可用。綜上所述，無論是換算點數(shù)還是缺陷面積所測得的數(shù)據(jù)對比分析，其數(shù)值偏差不大，都在有效范圍內(nèi)，也就是說次測試數(shù)據(jù)有效性可行，能夠用于實際底片評定中。

5 結(jié)束語

本文通過多次測試的數(shù)據(jù)，結(jié)合長期積累的經(jīng)驗測定數(shù)據(jù)，總結(jié)出以上數(shù)據(jù)可以應(yīng)用到實際評定中，應(yīng)用此實驗數(shù)據(jù)應(yīng)考慮以下幾個參數(shù)：

(1)本測試數(shù)據(jù)是以ASTM E94工業(yè)射線檢測為基礎(chǔ)的，所以缺陷定級是按ASTM E的等級要求進(jìn)行評定的；

(2)本測試只用于應(yīng)用ASTM E標(biāo)準(zhǔn)圖譜的X射線檢測鑄件底片評定的；

(3)因測試技術(shù)條件有限，測試數(shù)據(jù)僅用來參考。

通過對比分析，采用以上方法對氣孔類及夾雜圓形類和縮松類缺陷進(jìn)行測試積累對比后的數(shù)據(jù)可用于實踐中應(yīng)用是可行的，可能更有利評定底片缺陷。

[1] ASTM International. ASTM E 186-98，［VOLUME Ⅲ（4-MV to 30-MV X RAYS）］無損檢測:壁厚（51＜T≤114 mm） 鑄鋼件的射線參考圖譜[S]. West Conshohocken, PA: ASTM International,2004.

[2] ASTM International . ASTM E 446-98，［VOLUME Ⅲ（2-MV to 4-MV X RAYS and COBALT-60）］無損檢測:壁厚（T≤51 mm）鑄鋼件的射線參考圖譜[S]. West Conshohocken, PA: ASTM International,2004.

[3] 沈陽鑄造研究所. GB/T 5677-2007，無損檢測:鑄鋼件射線照相檢測[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 ，2008.

Analysis and application of standard reference radiographs ASTM E446 /E186

BAO WanHong
（Ningxia Kocel Equipment Co.,Ltd.,Yinchuan 750021,Ningxia,China）

Because of the diversity, internal casting and near surface complexities and casting process casting structure is formed of various defects. Comparative analysis of production radiographs and Standard Reference Radiographs ASTM E446 (ASTM E186, ASTM E280) based on quantitative data is made for defecting evaluation in this paper.

defects ; radiographs; evaluation; quantitative data

TG245；

A；

1006-9658（2017）02-0087-03

10.3969/j.issn.1006-9658.2017.02.029

2016-10-20

稿件編號:1610-1555

保萬紅（1978—），男，工程師，從事鑄件性能測試和NDT檢測工作.