锻件缺陷的超声波探伤与低倍检验分析

2019-09-10宫美花

E动时尚·科学工程技术 2019年7期

宫美花

摘要：在钢材质量检验中，低倍检验被列为按顺序检验项目的第一位。但是低倍检验必须将钢切开进行取样、加工、酸浸等，不仅延长了生产周期，而且造成浪费较大。在实际探伤过程中，利用此对应关系预判缺陷类型，并用低倍检验进行验证，得到了较好的预期效果。超声波探伤与低倍检验的对应关系有利于锻件缺陷的定性探伤，为锻件超声波探伤代替低倍检验理论的完善提供依据。

关键词：锻件；超声波探伤；低倍检验

钢锭是由精炼钢水经过铸造得到的，现代使用的钢材产品，都是由钢锭轧制或锻造而成的，因此在钢铁产业飞速发展的今天，保证良好的钢锭质量是钢铁企业追求的目标之一。锻件超声波检测国家标准中规定，超声波检验合格的钢无需做酸蚀实验，结果报告按” 低倍合格” 报出。该标准中，锻件的超声波探伤代替低倍检验是从缺陷定量的角度出发。如果能从定性角度，通过超声波探伤波形预判缺陷，这对锻件生产及质量控制意义重大。

一、慨述

锻件常应用于承受重负载荷、冲击振动以及复杂应力等类型零部件中。这些零件损坏或者是失效以后会引发严重后果，轻则影响到系统功能，重则可能会危及到工作人员的生命安全，遭受巨大的经济损失。因此，对于以上行业来说，正确锻件的缺陷在确保生产安全方面具有重要意义。为了实现目标，保证锻件质量，我们需要正确识别锻件超声波探伤中的缺陷波，以此来指导锻件的生产。超声波探伤是一种检查接焊缝内部缺陷的方法，具有灵敏度高、检测速度快并且使用方便等优点，可以有效检测出锻件的质量问题。

二、探伤波形与低倍检验的关系

1、裂纹。单个裂纹低倍形貌对应的典型探伤波形，此波形称为单峰（或称单点），其定义为：从检测面方向探测，单个尖脉冲，树杆状特征，反射波波峰清晰，尖锐有力，但稍一动探头就消失。多个裂纹的探伤波形也可为多峰、连峰，将在后面介绍。如图。

对应的典型探伤波此波形称为层峰，其定义为：从检测面方向探测，单个尖脉冲，树杆状特征，反射波波峰清晰，尖锐有力，但移动探头，波形位置渐变或不变。

2、白点。在超声波探伤中白点的回波具有两个明显的特征：其一，缺陷波形尖锐清晰，各缺陷波彼此独立存在，波峰陡峭，波根狭窄；其二，对探头移动十分敏感，当探头稍微移动时缺陷波此起彼伏，交替变化，对应的典型探伤此波形称为多峰（或称林状），其定义为：从检测面方向探测，多个尖脉冲，树林状特征，反射波波峰清晰，尖锐有力，但稍一动探头就消失。

3、疏松。疏松低倍形貌特征为：在酸蚀试样上，出现在中心部位或分散的空隙和暗点，对应的典型探伤波这两种波形分别称为连峰、宝塔峰。连峰的定义为：从检测面方向探测，多个尖脉冲，山峰状特征，反射波波峰、波谷清晰，波峰尖锐有力，但稍一动探头伤波切换，变化不快。宝塔峰的定义为：从检测面方向探测，多个成串脉冲，宝塔状特征，反射波波峰不断地上升，至塔顶又不断地下降，宝塔两边波峰近似对称。对应的典型探伤波形称为偏析峰，其定义为：从检测面方向探测，非中心位置，环状分布的特定尖脉冲或尖脉冲后随渐减脉冲波出现，它对底波反射次数无明显影响，随着探伤灵敏度提高，底波次数明显增加。

4、缩孔。缩孔低倍形貌特征为：在酸蚀试样上呈不规则的集中空洞，对应的典型探伤此波形称为缩孔峰，其定义为：从检测面方向探测，伤波反射强烈，波底宽大，成束状，在主伤波附近常伴有小伤波，对底波影响严重，常使底波消失，环状各处伤波基本类似，缩孔常出现在冒口端或热节处。

5、晶粒粗大。晶粒粗大严重时，对超声波的吸收和散射影响较大，在检测中将引起超声能的强烈衰减，一般情况底波只有1-2次，提高灵敏度时，底波反射次数并无明显增加，而降低探头频率，底波反射次数明显增多。晶粒粗大低倍，对应的典型探伤此波形称为降低草状波，其定义为：从检测面方向探测，呈降低草状特征，反射波波峰清晰，伤波模糊不清晰，波与波之间难于分辨，移动探头时伤波跳动迅速

6、显微缺陷。锻件内部存在显微缺陷时，探伤时出现微弱缺陷回波，此波形称为草状波，其定义为：从检测面方向探测，成草状特征，反射波波峰清晰，伤波模糊不清晰，波与波之间难于分辨，移动探头时伤波跳动迅速。

三、锻件缺陷探伤案例

1、饼类锻件探伤分析案例

（1）被测锻件及其超声波检测。材料为1Crl3的饼形锻件，实物及尺寸用数字式A型超声波探伤仪在锻件端面进行粗略扫查，判断内部缺陷的大致位置，然后用探头对缺陷集中区域进行检测，缺陷特征波形缺陷波为尖锐单峰，无草状回波，且缺陷回波幅值较高，对底波有明显的吸收作用，底波基本消失，预测缺陷类型为较大的裂纹或大型孔洞类缺陷。

（2）低倍检验。根据探伤时标定的缺陷位置，采用线切割的方法在缺陷位置取样进行低倍检验，结果通过低倍检测可以看出在锻件存在较大孔洞类裂纹缺陷。

（3）分析結果。根据缺陷A型超声波检测预判缺陷为较大的裂纹或大型孔洞类缺陷，后经低倍检测的验证，锻件内部存在大的孔洞类裂纹缺陷。

2、筒形锻件探伤分析案例

（1）被测锻件及其超声波检测。材料为12Cr2Mol的筒形锻件对其轴向、端面进行超声波直探头检测，缺陷回波特征：多峰（林状），有少量草状波，信噪波大于10dB，多个回波幅度不高，波形稳定，从不同方位探测，回波幅度变化较大，预判锻件存在大量的疏松及裂纹。

（2）低倍检验。在探伤存在缺陷回波的区域对工件进行取样解剖，经低倍检验，宏观形貌见图28，存在疏松及裂纹缺陷，疏松等级2.5级，多条裂纹，长度为2mm～4mm。

（3）分析结果。根据缺陷A型超声波检测和低倍检测的验证，锻件内部存在大量疏松及裂纹。

结论

（1）按缺陷波形貌，可将锻件缺陷探伤波形进行分类：单峰、多峰、连峰、宝塔峰、偏析峰、缩孔峰、层峰、降低草状波、草状波以及它们的组合波形。

（2）锻件缺陷低倍检验图与探伤波形存在对应关系对应降低草状波；显微缺陷对应草状波。利用此对应关系，有助于锻件缺陷的超声波定性探伤，为超声波探伤代替低倍检验理论的完善提供依据。

参考文献

[1]刘佑厚.大型铸锻件行业协会，大型铸锻件缺陷分析图谱[M].北京：机械工业出版社出版，2015.

[2]郑辉，林树青.冶金部钢铁研究院炼钢室[M].电渣重熔知识[M]. 北京：冶金工业出版社，2015.