锻件超声波探伤中的几个问题探讨

陈浩楠++付翔

摘 要：文章分析了锻钢件超声检测出现的某些问题，认为在实际工作中应重视每个相关环节，正确合理应用检测技术，提高检测结果的可靠性，并且对特大锻钢件超声检测以及缺陷定性方面提出建议。

关键词：锻钢件；超声检测

中图分类号：TG115.28 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）12-0066-02

一般的锻钢件超声检测，通常指的是声学性能较好的铁素基体钢锻钢件。基于超声检测独特的优点，在锻钢件检测技术方面较为成熟，并在大型锻钢件无损检测中优势更为明显。为了提升超声检测的准确性，本文从下面几类实际过程中易产生的问题给予讨论。

1 超声波检测灵敏度的设置

检测灵敏度设置的方法是基于超声波声场理论。

1.1 超声波声场的理论模型

超声检测一般采用的是探头作为平面发射声源，尺寸有限。只有在工件厚度大于3倍近场区的条件下与球面波相似。如图1所示。

1.2 锻件超声波探伤灵敏度调节的方法

根据上述特点，锻件超声波探伤灵敏度调节，分为试块比较方法和声场声压计算方法。

1.2.1 试块方法

下面讨论的几种情况适用于用人工试块平底孔反射体回波声压来调节超声检测的灵敏度：

①被检工件声程（截面厚度）小于3倍近场区；

②被检工件没有近似平行表面；

③被检工件存在大量缺陷影响，检测不到完好透声区域。

1.2.2 声压反射率计算方法

声场声压法利用被检工件平行底面作为基准反射体，与验收标准要求的平底孔当量值（灵敏度数值）的要求进行计算，求出差值△dB来调节检测灵敏度。其中要求工件有相对平行的面，且工件厚度大于3倍近场区。

上述方法在通常情况下是可行的，若提高精确度还要考虑声波的衰减，试块法还应考虑工件表面与试块表面粗糙度不同所产生的增益补偿。

由于工业技术水平的发展，大型锻钢件市场需求增多，其工件厚度可能达到2 m或2 m以上，而且灵敏度等级要求也逐步提高。如大型的发电机转子轴超声检测灵敏度要求达到Ф1.6。如2 m厚度的锻钢件检测灵敏度为Ф1.6时△dB要在60 dB以上。

①如果信噪比满足条件下，可降低基准回波高度及将检测灵敏度量值设置在截面中心位置，缺陷量值可用与底波的比较计算求出。

②可以底波回波情况来评定工件的内部质量。

2 检测系统中探头的选择

在检测过程中选择一个合适的探头很重要，探头选择不好，会影响缺陷的检出率。一般原则上锻钢件选择探头的频率应该在2～5 MHz之间，晶片尺寸直径应在10～30 mm之间的直探头。在重要的薄工件中可采用5～10 MHz小尺寸晶片探头。在满足系统检测灵敏度的情况下，应该尽量选择直径较小的探头，推荐采用晶片尺寸为Ф 14、Ф 20的直探头。

①在薄工件检测过程中尤其应使用小小尺寸晶片的直探头，使近场区尽量减少，在50 mm及50 mm以内的部分应该采用双晶探头检测，以保证缺陷不漏检。双晶探头推荐采用频率为4～5 MHz。在大而厚的工件可采用大一些尺寸晶片、的直探头。在工件厚度大于400 mm以上，最好采用双侧检验来保证探头发射的波源是最有利于检测出缺陷的波形。

②在工件有弧度、粗糙度大或粗糙度变化较大时应尽量采用软膜探头。

3 耦合剂的影响

耦合剂的选择也是超声波检测重要的环节，是否正确选用耦合剂会给超声波检测结果带来影响。在手动接触法超声波检测中，主要应用两种耦合剂。即工业机油和化学浆糊。通常化学浆糊用于粗加工（有加工余量）工件的检测和要求检测精度不高的超声波检测。对精加工工件最终的超声波检测（最终检测）推荐使用机油作为耦合剂，其润湿性较好、附着力强及表面耦合稳定，避免工件表面的腐蚀，且重复检测结果差异较小，实际中有较多实例证明了这一点。

4 缺陷测定

下面讨论的问题中主要是工件厚度大于3倍近场区情况下缺陷的测定。在日常工作中，做的最多属于缺陷当量值的计算。对锻钢件产生的质量问题，存在争议点也是缺陷当量值大小。计算缺陷当量值常用下面两种方法：

①基准平底孔与缺陷回波声压差计算缺陷当量.

②大平底面回波与缺陷回波声压差计算缺陷当量.

但是两者之间是存在差距的，有时很大，因此我们测定时应用其正确的方法，才能保证检测结果的正确性。此外，参照点的选择（即良好底波的点）一定要具备代表性。

5 缺陷性质的辨别

超声检测所用的仪器是A型脉冲反射式仪器，其描述缺陷形貌的信息有限，且受到仪器分辨力的制约。此种方法只能将缺陷大概描述为点、线、面和当量大小。以此来判定缺陷的性质比较困难。定性分析工作依赖于检测人员除对回波波形的熟知外，还应该了解工件制造过程中的工艺过程，要逐步积累应经验及对缺陷类型综合分析，除具有典型性的情况外，超声检测并不能做到准确的定性。如白点缺陷与偏析易混淆，有时偏析缺陷中存在白点缺陷。锻钢件中的白点缺陷由于对工件基体破坏巨大。有人描述其回波尖突、猛快，缺陷方向为受压方向，呈辐射状分布，但这多为通常情况，一个轴类工件破坏后的截面，如图2所示。其白点缺陷分布在工件的一端且量值较大。

因此，我们确定缺陷性质时应十分慎重，多做一些调查研究，充分了解工件制造的工艺过程，进行综合分析。只要工作充分到位，利用超声波检测方法对某些缺陷性质还是能够确定的。对于一个由于内部缺陷报废的锻件，只要知道金属内部组织不存在夹渣缺陷，即钢是近似纯净的，通过合理工艺方法是可以将其重新锻制为合格坯件的例子是较多的。如对存在疏松和偏析缺陷锻件的改制往往取得满意的结果，这是工艺人员十分关注缺陷的定性工作原因。

6 结 语

综上所述，在锻钢件超声的检测过程中，应当理解超声波的检测原理、充分了解工件制造过程中的工艺过程。进行综合分析，是能够确定某些缺陷的性质。我们应该严格执行技术标准要求，注重每个环节，并且选择合理的技术参数，从而提高检测的可靠性和准确性。

参考文献：

[1] 解斌，张海丽，王志光，等.锻件超声波探伤中几个问题的探讨[J].中小企 业管理与科技，2012，（9）.