超导铌板材的水浸探伤检测方法研究

肖 晶，任 晓，李兴钰，张九海，宋 鑫

（宁夏东方钽业股份有限公司，宁夏 石嘴山 753000）

目前探伤的主要方法为直接接触探伤法和水浸探伤法，直接接触脉冲式探伤方法在探伤过程中表面涂有一层耦合剂，作为传声介质，后续需要对表面进行清洁，增加劳动强度外，同时对探头的磨损较大，增加探头的损耗。同时检测后无有效的图像记录[1]和对缺陷的直观显示。此外利用传统的便携式探伤检测仪检测时，因探头存在盲区，无法对δ10mm以下板材内部进行缺陷检测。目前，利用水浸探伤仪可以对δ3mm～8mm超导铌大规格薄板进行检测，在内部检测满足客户要求的同时，也减小了盲区检测范围。但用同样的检测方式、同样参数对δ50mm及以上厚度工件进行检测，底波信号及噪声情况发生异常。若以全声程探测方法调节灵敏度，杂波水平较高，杂波的信号强度大于标准所规定的平底孔当量回波的强度，此时，当量平底孔反射信号强度在杂波中无法实施探伤，无法准确检测板材内部埋深不同的缺陷，笔者通过制作标准试块、采用TCG曲线补偿水浸探伤的方法，能检测出50mm超导铌板平底孔缺陷位置、形状类型，解决了探伤不能定性定量的技术问题。

1 试验

1.1 试验材料

试验材料（200*100*50mm）超导铌热轧板材标准试块，其粗糙度控制在（Ra≦6.4m）标准范围内。

1.2 试验方法

1.2.1 制作标准样块

选取尺寸为200*100*50mm超导铌板材制作检测用标准试块。按照客户3级标准要求，绘制标样制作图，如图1所示。利用Φ2钻头制作间距为5mm，埋深分别在5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm，Φ2人 工平底孔，制作埋深5mm、宽2mm，埋深23mm、宽2mm人为轻微破坏凹槽标样，如图2所示。按照《无损检测通用规则》、《铜及铜合金、钛及钛合金标准规则》试块平底孔（尺寸误差不大于±0.05）在允许公差范围为，将超导铌热轧板材标准试块放入去除氯气的耦合剂（自来水）中。根据试块厚度选用5MHZ晶片尺寸5mm聚焦3英寸合适探头，计算材料声速、水距，调节检测参数并对试块进行检测。

图1 标样制作图

图2 人工平底孔、人为轻微破坏凹槽标

1.2.2 探伤对比试验

利用SIUI-2020普通探伤仪与ACIS-03-00水浸探伤仪做对比，结果证明：采用型号SIUI-2020普通探伤仪探伤，检测顺序由深到浅，由于埋深5mm、45mmΦ2人工平底孔在近表盲区范围内，故不能准确检测出缺陷位置，便携式手动探伤检测方法无法满足要求。

采用型号ACIS-03-00水浸探伤仪试验过程中，通过调整探头与被检测物体的水层厚度H，使的被探物体的低波位于二次界面反射波前缺陷波可在一次界面波与低波中产生，通过添加TCG曲线补偿方法，均能准确检测出δ50mm厚板材标样中埋深在 5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mmΦ2人工平底孔缺陷位置（图3），缺陷反射波幅达到80%。且检测出不存在当量Ф1.2，长度大于25信号，满足《EN4050-4标准》中Class3要求。

图3 50mm厚超导铌板材水浸检测平底孔ABC扫

图4 添加TCG曲线前后底波信号及噪声对比

检测平底孔反射波幅、具体位置如图3所示。相对于普通探伤缺陷波、缺陷位置、缺陷类型显示较为清晰。合理选择了探伤工艺参数,确定了最佳检测方法,针对水浸聚焦探头制作了TCG曲线，减少了杂波波幅偏高对检测结果的影响[2]，同时提高了检测信噪比（图4a.图4b.添加TCG曲线前后底波信号及噪声对比图），通过以上的实验得出：不同检测区域（工件厚度）的灵敏度差别很大，采用提高增益造成信噪比下降，影响探伤效果[2]，使用TCG曲线可以解决此问题，最终检测验证所有平底孔反射波幅均达到80%。用同样添加曲线补偿的方法，也可检测出人为破坏凹槽埋深5mm、宽2mm，埋深23mm、宽2mm人为破坏凹槽位置，且缺陷反射波幅达到80%。

2 结论

通过针对δ50mm及以上厚度板材的内部缺陷检测方法研究，可得出以下结论。制作200*100*50mm超导铌板材检测用人工平底孔、人为轻微破坏凹槽的标准试块。在检测过程中，使用添加TCG曲线补偿方法，均能准确检测出δ50mm厚板材标样中埋深 在5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mmΦ2人工平底孔缺陷位置，缺陷反射波幅达到80%。且检测出不存在当量Ф1.2，长度大于25信号，满足《EN4050-4标准》中Class3要求。同时，检测出人为破坏凹槽埋深5mm、宽2mm，埋深23mm、宽2mm人为破坏凹槽位置，且缺陷反射波幅达到80%，用此方法检测超导厚铌板材产品，均符合检测要求。