鍛件缺陷的超聲波探傷與低倍檢驗(yàn)分析

宮美花

摘 要：在鋼材質(zhì)量檢驗(yàn)中，低倍檢驗(yàn)被列為按順序檢驗(yàn)項(xiàng)目的第一位。但是低倍檢驗(yàn)必須將鋼切開進(jìn)行取樣、加工、酸浸等，不僅延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期，而且造成浪費(fèi)較大。在實(shí)際探傷過程中，利用此對(duì)應(yīng)關(guān)系預(yù)判缺陷類型，并用低倍檢驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，得到了較好的預(yù)期效果。超聲波探傷與低倍檢驗(yàn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系有利于鍛件缺陷的定性探傷，為鍛件超聲波探傷代替低倍檢驗(yàn)理論的完善提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鍛件；超聲波探傷；低倍檢驗(yàn)

鋼錠是由精煉鋼水經(jīng)過鑄造得到的，現(xiàn)代使用的鋼材產(chǎn)品，都是由鋼錠軋制或鍛造而成的，因此在鋼鐵產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的今天，保證良好的鋼錠質(zhì)量是鋼鐵企業(yè)追求的目標(biāo)之一。鍛件超聲波檢測(cè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，超聲波檢驗(yàn)合格的鋼無需做酸蝕實(shí)驗(yàn)，結(jié)果報(bào)告按” 低倍合格” 報(bào)出。該標(biāo)準(zhǔn)中，鍛件的超聲波探傷代替低倍檢驗(yàn)是從缺陷定量的角度出發(fā)。如果能從定性角度，通過超聲波探傷波形預(yù)判缺陷，這對(duì)鍛件生產(chǎn)及質(zhì)量控制意義重大。

一、慨述

鍛件常應(yīng)用于承受重負(fù)載荷、沖擊振動(dòng)以及復(fù)雜應(yīng)力等類型零部件中。這些零件損壞或者是失效以后會(huì)引發(fā)嚴(yán)重后果，輕則影響到系統(tǒng)功能，重則可能會(huì)危及到工作人員的生命安全，遭受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)于以上行業(yè)來說，正確鍛件的缺陷在確保生產(chǎn)安全方面具有重要意義。為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，保證鍛件質(zhì)量，我們需要正確識(shí)別鍛件超聲波探傷中的缺陷波，以此來指導(dǎo)鍛件的生產(chǎn)。超聲波探傷是一種檢查接焊縫內(nèi)部缺陷的方法，具有靈敏度高、檢測(cè)速度快并且使用方便等優(yōu)點(diǎn)，可以有效檢測(cè)出鍛件的質(zhì)量問題。

二、探傷波形與低倍檢驗(yàn)的關(guān)系

1、裂紋。單個(gè)裂紋低倍形貌對(duì)應(yīng)的典型探傷波形，此波形稱為單峰（或稱單點(diǎn)），其定義為：從檢測(cè)面方向探測(cè)，單個(gè)尖脈沖，樹桿狀特征，反射波波峰清晰，尖銳有力，但稍一動(dòng)探頭就消失。多個(gè)裂紋的探傷波形也可為多峰、連峰，將在后面介紹。如圖。

對(duì)應(yīng)的典型探傷波此波形稱為層峰，其定義為：從檢測(cè)面方向探測(cè)，單個(gè)尖脈沖，樹桿狀特征，反射波波峰清晰，尖銳有力，但移動(dòng)探頭，波形位置漸變或不變。

2、白點(diǎn)。在超聲波探傷中白點(diǎn)的回波具有兩個(gè)明顯的特征：其一，缺陷波形尖銳清晰，各缺陷波彼此獨(dú)立存在，波峰陡峭，波根狹窄；其二，對(duì)探頭移動(dòng)十分敏感，當(dāng)探頭稍微移動(dòng)時(shí)缺陷波此起彼伏，交替變化，對(duì)應(yīng)的典型探傷此波形稱為多峰（或稱林狀），其定義為：從檢測(cè)面方向探測(cè)，多個(gè)尖脈沖，樹林狀特征，反射波波峰清晰，尖銳有力，但稍一動(dòng)探頭就消失。

3、疏松。疏松低倍形貌特征為：在酸蝕試樣上，出現(xiàn)在中心部位或分散的空隙和暗點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的典型探傷波這兩種波形分別稱為連峰、寶塔峰。連峰的定義為：從檢測(cè)面方向探測(cè)，多個(gè)尖脈沖，山峰狀特征，反射波波峰、波谷清晰，波峰尖銳有力，但稍一動(dòng)探頭傷波切換，變化不快。寶塔峰的定義為：從檢測(cè)面方向探測(cè)，多個(gè)成串脈沖，寶塔狀特征，反射波波峰不斷地上升，至塔頂又不斷地下降，寶塔兩邊波峰近似對(duì)稱。對(duì)應(yīng)的典型探傷波形稱為偏析峰，其定義為：從檢測(cè)面方向探測(cè)，非中心位置，環(huán)狀分布的特定尖脈沖或尖脈沖后隨漸減脈沖波出現(xiàn)，它對(duì)底波反射次數(shù)無明顯影響，隨著探傷靈敏度提高，底波次數(shù)明顯增加。

4、縮孔?？s孔低倍形貌特征為：在酸蝕試樣上呈不規(guī)則的集中空洞，對(duì)應(yīng)的典型探傷此波形稱為縮孔峰，其定義為：從檢測(cè)面方向探測(cè)，傷波反射強(qiáng)烈，波底寬大，成束狀，在主傷波附近常伴有小傷波，對(duì)底波影響嚴(yán)重，常使底波消失，環(huán)狀各處傷波基本類似，縮孔常出現(xiàn)在冒口端或熱節(jié)處。

5、晶粒粗大。晶粒粗大嚴(yán)重時(shí)，對(duì)超聲波的吸收和散射影響較大，在檢測(cè)中將引起超聲能的強(qiáng)烈衰減，一般情況底波只有1-2次，提高靈敏度時(shí)，底波反射次數(shù)并無明顯增加，而降低探頭頻率，底波反射次數(shù)明顯增多。晶粒粗大低倍，對(duì)應(yīng)的典型探傷此波形稱為降低草狀波，其定義為：從檢測(cè)面方向探測(cè)，呈降低草狀特征，反射波波峰清晰，傷波模糊不清晰，波與波之間難于分辨，移動(dòng)探頭時(shí)傷波跳動(dòng)迅速

6、顯微缺陷。鍛件內(nèi)部存在顯微缺陷時(shí)，探傷時(shí)出現(xiàn)微弱缺陷回波，此波形稱為草狀波，其定義為：從檢測(cè)面方向探測(cè)，成草狀特征，反射波波峰清晰，傷波模糊不清晰，波與波之間難于分辨，移動(dòng)探頭時(shí)傷波跳動(dòng)迅速。

三、鍛件缺陷探傷案例

1、餅類鍛件探傷分析案例

（1）被測(cè)鍛件及其超聲波檢測(cè)。材料為1Crl3的餅形鍛件，實(shí)物及尺寸用數(shù)字式A型超聲波探傷儀在鍛件端面進(jìn)行粗略掃查，判斷內(nèi)部缺陷的大致位置，然后用探頭對(duì)缺陷集中區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，缺陷特征波形缺陷波為尖銳單峰，無草狀回波，且缺陷回波幅值較高，對(duì)底波有明顯的吸收作用，底波基本消失，預(yù)測(cè)缺陷類型為較大的裂紋或大型孔洞類缺陷。

（2）低倍檢驗(yàn)。根據(jù)探傷時(shí)標(biāo)定的缺陷位置，采用線切割的方法在缺陷位置取樣進(jìn)行低倍檢驗(yàn)，結(jié)果通過低倍檢測(cè)可以看出在鍛件存在較大孔洞類裂紋缺陷。

（3）分析結(jié)果。根據(jù)缺陷A型超聲波檢測(cè)預(yù)判缺陷為較大的裂紋或大型孔洞類缺陷，后經(jīng)低倍檢測(cè)的驗(yàn)證，鍛件內(nèi)部存在大的孔洞類裂紋缺陷。

2、筒形鍛件探傷分析案例

（1）被測(cè)鍛件及其超聲波檢測(cè)。材料為12Cr2Mol的筒形鍛件對(duì)其軸向、端面進(jìn)行超聲波直探頭檢測(cè)，缺陷回波特征：多峰（林狀），有少量草狀波，信噪波大于10dB，多個(gè)回波幅度不高，波形穩(wěn)定，從不同方位探測(cè)，回波幅度變化較大，預(yù)判鍛件存在大量的疏松及裂紋。

（2）低倍檢驗(yàn)。在探傷存在缺陷回波的區(qū)域?qū)ぜM(jìn)行取樣解剖，經(jīng)低倍檢驗(yàn)，宏觀形貌見圖28，存在疏松及裂紋缺陷，疏松等級(jí)2.5級(jí)，多條裂紋，長(zhǎng)度為2mm～4mm。

（3）分析結(jié)果。根據(jù)缺陷A型超聲波檢測(cè)和低倍檢測(cè)的驗(yàn)證，鍛件內(nèi)部存在大量疏松及裂紋。

結(jié)論

（1）按缺陷波形貌，可將鍛件缺陷探傷波形進(jìn)行分類：?jiǎn)畏?、多峰、連峰、寶塔峰、偏析峰、縮孔峰、層峰、降低草狀波、草狀波以及它們的組合波形。

（2）鍛件缺陷低倍檢驗(yàn)圖與探傷波形存在對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)應(yīng)降低草狀波；顯微缺陷對(duì)應(yīng)草狀波。利用此對(duì)應(yīng)關(guān)系，有助于鍛件缺陷的超聲波定性探傷，為超聲波探傷代替低倍檢驗(yàn)理論的完善提供依據(jù)。

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