鍛件與鑄件超聲波探傷詳細教程(附實例解析)

1、 第六章 鍛件與鑄件超聲波探傷第六章  鍛件與鑄件超聲波探傷         鍛件和鑄件是各種機械設備及鍋爐壓力容器的重要毛坯件。它們在生產(chǎn)加工過程中常會產(chǎn)生一些缺陷，影響設備的安全使用。一些標準規(guī)定對某些鍛件和鑄件必須進行超聲波探傷。由于鑄件晶粒粗大、透聲性差，信噪比低，探傷困難大，因此本章重點計論鍛件探傷問題，對鑄件探傷只做簡單介紹。 第一節(jié)  鍛件超聲波探傷          &#

2、160;一、鍛件加工及常見缺陷    鍛件是由熱態(tài)鋼錠經(jīng)鍛壓變形而成。鍛壓過程包括加熱、形變和冷卻。鍛件的方式大致分為鐓粗、拔長和滾壓。鐓粗是鍛壓力施加于坯料的兩端，形變發(fā)生在橫截面上。拔長是鍛壓力施加于坯料的外圓，形變發(fā)生在長度方向。滾壓是先鐓粗坯料，然后沖孔再插入芯棒并在外圓施加鍛壓力。滾壓既有縱向形變，又有橫向形變。其中鐓粗主要用于餅類鍛件。拔長主要用于軸類鍛件，而簡類鍛件一般先鐓粗，后沖孔，再鐓壓。    為了改善鍛件的紹織性能，鍛后還要進行正火、退火或調(diào)質(zhì)等熱處理。   &#

3、160;鍛件缺陷可分為鑄造缺陷、鍛造缺陷和熱處理缺陷。鑄造缺陷主要有：縮孔殘余、疏松、夾雜、裂紋等。鍛造缺陷主要有：折疊、白點、裂紋等。熱處理缺陷主要有：裂紋等。    縮孔殘余是鑄錠中的縮孔在鍛造時切頭量不足殘留下來的，多見于鍛件的端部。    疏松是鋼錠在凝固收縮時形成的不致密和孔穴，鍛造時因鍛造比不足而末全焊合，主要存在于鋼錠中心及頭部。    夾雜有內(nèi)在夾雜、外來菲金屬夾雜栩金屬夾雜。內(nèi)在夾雜主要集中于鋼錠中心及頭部。    裂

4、紋有鑄造裂紋、鍛造裂紋和熱處理裂紋等。奧氏體鋼軸心晶間裂紋就是鑄造引起的裂紋。鍛造和熱處理不當，會在鍛件表面或心部形成裂紋。    白點是鍛件含氫最較高，鍛后冷卻過快，鋼中溶解的氫來不及逸出，造成應力過大引起的開裂，白點主要集中于鍛件大截面中心。合金總量超過3.54.0%和Cr、Ni、Mn的合金鋼大型鍛件容易產(chǎn)生白點。白點在鋼中總是成群出現(xiàn)。    二、探傷方法概述    按探傷時間分類，鍛件探傷可分為原材料探傷和制造過程中的探傷，產(chǎn)品檢驗及在役檢驗。原材料探傷和制造過程中探傷的目的是及早發(fā)現(xiàn)缺

5、陷，以便及時采取措施避免缺陷發(fā)展擴大造成報廢。產(chǎn)品檢驗的目的是保證產(chǎn)品質(zhì)量。在役檢驗的目的是監(jiān)督運行后可能產(chǎn)生或發(fā)展的缺陷，主要是疲勞裂紋。    1.軸類鍛件的探傷    軸類鍛件的鍛造工藝主要以撥長為主，因而大部分缺陷的取向與軸線平行。此類缺陷的探測以縱波直探頭從徑向探測效果最佳?？紤]到缺陪會有其它的分布及取向，因此輔類鍛件探傷，還應輔以直探頭軸向探測和斜探頭周向探測及袖向探測。    (1)直探頭徑向和軸向探測：如圖6.1所示，直探作徑向探測時將探頭置于軸的外緣，沿外緣作全面掃查，以發(fā)現(xiàn)軸類鍛件中常

6、見的縱向缺陷。    直探頭作軸向探測時，探頭置于軸的端頭，并在軸端作全面掃查，以檢出與軸線相垂直的橫向缺陷。但當軸的長度太長或軸有多個直徑不等的軸段時，會有聲束掃查不到的死區(qū)，因而此方法有一定的局限性。    (2)斜探頭周向及軸向探測：鍛件中若在片狀軸向及徑同缺陷或軸上有幾個不同直徑的軸段，用直探頭徑向或軸向探測都難以檢出的，則必須使用斜探頭在軸的外圓作周向及軸向探測?？紤]到缺陷的取向，探測時探頭應作正、反兩個方向的全面掃查，如圖6.2所示。       2.餅類、碗類鍛

7、件的探傷餅類和碗類鍛件的鍛造工藝主要以鐓粗為主，缺陷的分布主要平行于端面，所以用直探頭在端面探測是檢出缺陷的最佳方法。    對于上些重要的餅類、碗類鍛件，要從兩個端面進行探傷，此外有時還要從側(cè)面進行徑向探傷，如圖6.3所示。    從兩端面探測時，探頭置于鍛件端面進行全面探測，以探出與端面平行的缺陷。從鍛件側(cè)面進行徑向探測時，探頭在鍛件側(cè)面掃查，以發(fā)現(xiàn)某些軸向缺陷。             &#

8、160;   3.筒類鍛件的探傷    筒類鍛件的鍛造工藝是先鐓粗，后沖孔，再滾壓。因此，缺陷的取向比軸類鍛件和餅類鍛件中的缺陷的取向復雜。但由于鑄錠中質(zhì)量最差的中心部分已被沖孔時去除，因而筒類鍛件的質(zhì)量一般較好。其缺陷的主要取向仍與簡體的外圓表面平行，所以筒類鍛件的探傷仍以直探頭外圓面探測為主，但對于壁較厚的筒類鍛件，須加用斜探頭探測。    (1)直探頭探測：如圖6.4所示，用直探頭從筒體外圓面或端面進行探測。外圓探測的目的是發(fā)現(xiàn)與軸線平行的周向缺陷。端面探測的目的是發(fā)現(xiàn)與軸線垂直的橫向缺陷。

9、0;   (2)雙晶探頭探測：如圖6.4所示，為了探測筒體近表面缺陷，需要采用雙品探頭從外圓面或端面探測。            (3)斜探頭探測：對于某些重要的筒形鍛件還要用斜探頭從外圓進行軸向和周向探測，如圖6.5所示。軸向探測為了發(fā)現(xiàn)與軸線垂直的徑向缺陷。周向探測是為了發(fā)現(xiàn)與軸線平行的徑向缺陷。周向探測時，缺陷定位計算參見第四章第五節(jié)。    三、探測條件的選擇    1.探頭的選擇   &

10、#160;鍛件超聲波探傷時，主要使用縱渡直探頭，晶片尺寸為1428mm，常用20mm。對于較小的鍛件，考慮近場區(qū)和耦合損耗原因，一般采用小晶片探頭。有時為了探測與探測面成一定傾角的缺陷，也可采用一定K值的斜探頭進行探測。對于近距離缺陷，由于直探頭的盲區(qū)相近場區(qū)的影響。常采用雙晶直探頭攆測。    鍛件的晶粒一般比較細小，因此可選用較高的探傷頻率，常用2.55.0MHz。對于少數(shù)本才質(zhì)晶粒粗大衰減嚴重的鍛件，為了避免出現(xiàn)“林狀回波”，提高信噪比，應選用較低的頻率，一般為1.02.5MHz。    2.耦合選擇  &#

11、160; 在鍛件探傷時，為了實現(xiàn)較好的聲耦合，一般要求探測面的表面粗糙糙R，不高于6.3um，表面平整均勻，無劃傷、油垢、污物、氧化皮、油漆等。  當在試塊上調(diào)節(jié)探傷靈敏度時，要注意補償塊與工件之間因曲率半徑和表面粗糙度不同引起的耦合損失。鍛件探傷時，常用機油、漿糊、甘油等作耦合劑。當鍛件表面較粗糙時也可選用水玻璃作耦合劑。    3.掃查方法的選擇    鍛件探傷時，原則上應在探測面上從兩個相互垂直的方向進行全面掃查。掃查覆蓋面應為探頭直徑的15%，探頭移動速度不大于150mm/s。擋查過程中要注意觀察

12、缺陷波的情況和底波的變化情況。    4.材質(zhì)衰減系統(tǒng)的測定      當鍛件尺寸較大時，材質(zhì)的衰減對缺陷定量百一定的影響。特別是材質(zhì)衰減嚴重時，影響更明顯。因此，在鍛件探傷中有時要測定材質(zhì)的衰減系數(shù)a。衰減系數(shù)可利用下式來計算：                         

13、                                                   

14、;                                         (6.1)式中：B1一B2無缺陷處第一、二次底波高的分貝差：    X底波聲程(單程)

15、。    值得注意的是：測定衰減系數(shù)時，探頭所對鍛件底面應光潔干凈，底面形狀為大平底或圓柱面，3N，測試處無缺陷。一般選取三處進行測試，最后取平均值。    5.試塊選擇    鍛件探傷中，要根據(jù)探頭和探測面的情況選擇試塊。    采用縱波直探頭探傷時，常選用CS1和CS一2試塊來調(diào)節(jié)探傷靈敏和對缺陷定量。采用縱波雙晶直探頭傷時常選用圖6.6所示的試塊來調(diào)節(jié)探傷靈敏度和對缺陷定量。該試塊的人工缺陷為平底孔，孔徑有有2、3、4、6等四種，距離L分別為5、10、15、20、25、

16、30、35、40、45mm                當探測面為曲面時，應采用曲面對比試塊來測定由于曲率不同引起的耦合損失。對比試塊如圖6.7所示                  6.探傷時機    鍛件超聲波探傷應在熱處理后進行，因為熱處理可以細化晶粒

17、，減少衰減。此外，還可以發(fā)現(xiàn)熱處理過程中產(chǎn)生的缺陷。對于帶孔、槽和臺階的鍛件，超聲波探傷應在孔、槽、臺階加工前進行。因為孔、槽、臺階對探傷不利，容易產(chǎn)生各種非缺陷回波。    當熱處理后材質(zhì)衰減仍較大且對于探測結(jié)果有較大影響時，應重新進行熱處理。    四、掃描速度和靈敏度的調(diào)節(jié)    (一)掃描速度的調(diào)節(jié)    鍛件探傷前，一般根據(jù)鍛件要求的探測范圍來調(diào)節(jié)掃描速度，以便發(fā)現(xiàn)缺陷，并對缺陷定位。    掃描速度的調(diào)節(jié)可在試塊上進行，也可在鍛件上尺

18、寸已知的部位上進行，在試塊上調(diào)節(jié)掃描速度時，試塊上的聲速應盡可能與工件相同或相近。    調(diào)節(jié)掃描速度時，一般要求第一次底波前沿位置不超過水平刻度極限的80%，以利觀察一次底波之后的某些信號情況。    (二)探傷靈敏度的調(diào)節(jié)    鍛件探傷靈敏度是由鍛件技術要求或有關標準確定的。一般不低于2平底孔當量直徑。    調(diào)節(jié)鍛件探傷靈敏度的方法有兩種，一種是利用鍛件底波來調(diào)節(jié)，另一種是利用試塊來調(diào)節(jié)。    1.底波調(diào)節(jié)法  &#

19、160; 當鍛件被探部位厚度3N，且鍛件具有平行底面或圓柱曲底面時，常用底波來調(diào)節(jié)探傷靈敏度。    底波調(diào)節(jié)法，首先要計算或查AVG曲線求得底面回波與某平底孔回波的分貝差，然后再調(diào)節(jié)。    (1)計算：對于平底面或?qū)嵭膱A柱體底面，同距離處平底波與平底孔回波的分貝差為：                      &#

20、160;                                                  &

21、#160;                                              (6.2)式中  波長；&#

22、160;       X被探部泣的厚度；       Df平底孔直徑。    對于空心圓柱體，同距離處圓柱曲底面與平底孔回波分貝差為：                           &

23、#160;                                                 &

24、#160;                         (6.3)式中  d空心圓柱體內(nèi)徑；        D空心圓柱體外徑；       “+“外圓徑向探測，內(nèi)孔凸柱面反射； 

25、0;     “”內(nèi)孔徑向探測，外圓凹柱面反射。    (2)調(diào)節(jié)：探頭對準完好區(qū)的底面。衰減(+510)dB，調(diào)“增益”使底波B1達基準高，然后用“衰減器”增益dB，這時靈敏度就調(diào)好了。為了便于發(fā)現(xiàn)缺陷可再增益510dB作為搜索靈敏度，即掃查靈敏度。    例1，用2.5P20Z探頭徑向探傷500mm的實心圓柱鍛件，CL=5900m/S，問如何利用底波調(diào)節(jié)500/2靈敏度？    解：由題意得:     計算：50Gmm處底波與2平底

26、孔回波分貝差為：                                                 

27、60;      調(diào)節(jié)；探頭對準完好區(qū)圓柱底面，衰減55dB，調(diào)“增益”使底波B1最高達基準60%高，然后用“衰減器”增益46dB，即去掉46dB，保留9dB，這時2靈敏度就調(diào)好了。必要時再增益6dB作為掃查靈敏度。    例2，用2.5P20Z探頭徑向探傷外徑為1000mm，內(nèi)徑為100mm的空心圓柱體鍛件，CL=5900m/s，問如何利用內(nèi)孔回波調(diào)節(jié)450/2靈敏度?    解：由題意得:     計算：450mm處內(nèi)孔回波與2回波的分貝差為： 

28、60;                      調(diào)節(jié)：探頭對準完好區(qū)的內(nèi)孔，衰減45dB，調(diào)“增益”使底波B1達基準60%高。然后用“衰減器”增益35dB作為探傷靈敏度，再增益6dB作為掃查靈敏度。    2.試驗塊調(diào)節(jié)法    (1)單直探頭探傷：當鍛件的厚度<3N或出于幾何形狀所限或底面粗糙時，應利用具有人工缺陷的試塊來調(diào)節(jié)探傷靈敏度，

29、如CS一1和CS一2試塊。調(diào)節(jié)時將探頭對準所需試塊的平底孔，調(diào)“增益”使平底孔回波達基準離即可。     值得注意是，當試塊表面形狀、粗糙度與鍛件不同時，要進行耦合補償。當試塊與工件的材質(zhì)衰減相差較大時，還要考慮介質(zhì)衰減補償。    例1，用2.5P20Z探頭探傷厚度為50mm的小鍛件，采用CS1試塊調(diào)節(jié)50/2靈敏度，試塊與鍛件表面耦合差3dB，問如何調(diào)節(jié)靈敏度?    解：利用CS1試塊調(diào)節(jié)靈敏度的方法如下：    將探頭對準CS1試塊中l(wèi)號試塊的2平底孔距離為50mm，

30、衰減10dB，調(diào)“增益”使52回波達60%高，然后再用“衰減器”增益3dB，這時50/2靈敏度就調(diào)好了。    例2，用2.5P14Z探頭探測底面粗糙厚為400mm的鍛件，問如何利用100/4平底孔試塊調(diào)節(jié)400/2靈敏度?試塊與工件表面耦合差6dB。    解：計算：100/4與400/2回波分貝差：                   

31、0;                            調(diào)節(jié)：探頭對準100/4平底孔試塊的平底孔、衰減50dB，調(diào)“增益”使4平底孔回波達基準高，然后用“衰減器”增益42dB，這時400/2靈敏度就調(diào)好了。這時工件上4002平底孔缺陷回波正好達基準高。    (2)雙晶直探頭探傷：采用雙晶直探頭探傷時，

32、要利用圖6.6所示的雙晶探頭平底孔試塊來調(diào)節(jié)探傷靈敏度。先根據(jù)需要選擇榴應的平底孔試驗塊，并測試驗一組距離不同直徑相同的平底孔的回波，使其中最高回波達滿刻度的80%，在此靈敏條件下測出其它平底孔的回波最高點，并標在示波屏上，然后連接這些回波最高點，從而得到一條平底孔距離波幅曲線，并以此作為探傷靈敏度。    五、缺陷位置和大小的測定    (一)缺陷位置的測定在鍛件探傷中，主要采用縱波直探頭探傷，因此可根據(jù)示波屏上缺陷波前沿所對的水平刻度值f和掃描速度1:n來確定缺陷在鍛件中的位置。缺陷至探頭的距離f為：  

33、60;                           fnf                       

34、;                                                  

35、;                                                  

36、;  (6.4)    (二)缺陷大小的測定    在鍛件探傷中，對于尺寸小于聲束截面的缺陷一般用量法定量。若缺陷位于>3N區(qū)域內(nèi)時，常用當量計算法和當量AVG曲線法定量：若缺陷位于x<3N區(qū)域內(nèi)，常用試塊比較法定量。對于尺寸大于聲束截面的缺陷一般采用測長法，常用的測長法有6dB法和端點6dB法。必要時還可采用底波高度法來確定缺陷的相對大小。下面重點分紹當量訂算法和6dB法在鍛件探傷中的應用。    1.當量計算法    當量計算法利用各種規(guī)則

37、反射體的回波聲壓公式和實際探傷中測得的結(jié)果(缺陷的位置和波高)來計算缺陷的當量大小。當量計算法當是目前鍛件探傷中應用最廣的一種定量方法。用當量計算法定量時，要考慮調(diào)節(jié)探傷靈敏度的基準。    當用平底面和實心圓柱體曲底面調(diào)節(jié)靈敏度時，當量計算公式為：                          

38、0;                                                  

39、60;          (6.5)式中   f平底孔缺陷至探測面的距離；         B鍛件底面至探測面的距離；         材質(zhì)衰減系數(shù)；         波長；    

40、;     Df平面孔缺陷的當量直徑；         Bf底波與平底孔缺陷的回波分貝差。    當用空心圓柱體內(nèi)孔或外圓曲底面調(diào)節(jié)靈敏度時，當量計算分式為：                       

41、60;                                                 

42、60;     (6.6)式中   d空心圓柱體內(nèi)徑；         D空心圓柱體外徑；        “+”外圓徑向探測，內(nèi)孔凸柱面反射；        “”內(nèi)孔徑向探測，外圓凹柱面反射；       &#

43、160;Bf圓柱曲底面與平底孔缺陷的回波分貝差。    例1.用2.5P20Z探頭探傷600的實心圓柱體鍛件，CL=5900m/s，a=0.005dB/mm，利用鍛件底波調(diào)節(jié)600/2靈敏度，底波達基準高時衰減讀數(shù)為50dB，探傷中在400mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷，缺陷波達基準高時衰減器讀數(shù)為30dB，求此缺陷的當量平底孔直徑為多少?    解：由已知得：     答：此缺陷的當量平底孔直徑為5.6mm。    例2，用2.5P20Z探頭探傷外徑為1000mm的空心圓柱體鍛

44、件，CL=5900mm/s，a=0.005dB/mm，探傷中在200mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷，其回波比內(nèi)孔回波低12dB，求此缺陷的當量大小?    解：由已知得：     答：此缺陷的當量平底孔直徑為2.8mm。    此外，鍛件探傷中，還可利用當量AVG曲線法來定量，具體方法見第四章第六節(jié)。    2.6dB測長法    在平面探傷中，用6dB法測定缺陷的長度時，探頭的移動距離就是缺陷的指示長度，如圖6.8所示。然而在對圓柱形鍛件進行周向探傷時，探頭

45、的移動不再是缺陷的指示長度了，這時要按幾何關系來確定缺陷的指示長度，如圖6.9所示。    外圓周向探傷測長時，缺陷的指示長度Lf為：                                    &#

46、160;                                                 &#

47、160;                                                 &#

48、160;  (6.7)式中  L探頭移動的外圓弧長；        R圓柱體外半徑；        f缺陷的聲程。     內(nèi)孔周向探傷測長時，缺陷的指示長度Lf為：                    &#

49、160;                                                  &

50、#160;                                                 &

51、#160;                   (6.8)式中  L探頭移動的內(nèi)圓弧長；        r圓柱體內(nèi)半徑；        f缺陷的聲程。     六、缺陷回波的判別  

52、0;  在鍛件探傷中，不同性質(zhì)的缺陷回波是不同的，實際探傷時，可根據(jù)示波屏上的缺陷回波情況來分析缺陷的性質(zhì)和類型    1.單個缺陷回波    鍛件探傷中，示波屏上單獨出現(xiàn)的缺陷回波稱為單個缺陷回波。一般單個缺陷是指與鄰近缺陷間距大于50mm、回波高不小于2mm的缺陷。如鍛件中單個的夾層、裂紋等。探傷中遇到單個缺陷時，要測定缺陷的位置和大小。當缺陷較小時，用當量法定量，當缺陷較大時，用6dB法測定其面積范圍。    2.分散缺陷回波    鍛件探

53、傷時，工件中的缺陷較多且較分散，缺陷彼此間距較大這種缺陷回波稱為分散缺陷回波。一般在邊長為50rnm的立方體內(nèi)少于5個，不小于2mm。如分散性的夾層。分散缺陷一般不太大，因此常用當量法定量，同時還要測定分散缺陷的位置。    3.密集缺陷回波鍛件探傷中，示波屏上同時顯示的缺陷回波甚多，波與波之間的間隔距離甚小，有時波的下沿連成一片，這種缺陷回波稱為密集缺陷回波。    密集缺陷的劃分，根據(jù)不同的驗收標準有不完全相同的定義。    (1)以缺陷的聞距劃分，規(guī)定相鄰缺陷間的間距小于某一值時為密集缺陷。

54、0;   (2)以單位長度時基線內(nèi)顯示的缺陷回波數(shù)量劃分，規(guī)定在相當于工件厚度值的基線內(nèi)，當探頭不動或稍作移動時，一定數(shù)量的缺陷回波連續(xù)或斷續(xù)出現(xiàn)時為密集缺陷。    (3)以單位面積中的缺陷回波劃分，規(guī)定在一定探淵面積下，探出的缺陷回波數(shù)量超過某一值時定為密集缺陷。    (4)以單位體積內(nèi)缺陷回波數(shù)量劃分，規(guī)定在一定體積內(nèi)缺陷回波數(shù)量多于規(guī)定值時定為密集缺陷。     實際探傷中，以單位體積內(nèi)缺陷回波數(shù)量劃分較多。一般規(guī)定在邊長50mm的立方體內(nèi)。數(shù)量

55、不少于5個。當量直徑不小于2mm的缺陷為密集缺陷。    密集缺陷可能是疏松、非金屬夾雜物、白點或成群的裂紋等。鍛件內(nèi)不允許有自點缺陷存在，這種缺陷的危險性很大。通常自點的分布范圍較大，且基本集中于鍛件的中心部位，它的回波清晰、尖銳，成群的白點有時會使底波嚴重下降或完全消失。這些特點是判斷鍛件中白點的主要依據(jù)，如圖6.10。                 4.游動回波    在圓柱形軸

56、類鍛件探傷過程中，當探頭沿著軸的外圓移動時，示波屏上的缺陷波會隨著該缺陷探測聲程的變化而游動，這種游動的動態(tài)波形稱為游動回波。      游動回波的產(chǎn)生是由于不同波柬射至缺陷產(chǎn)生反射引起的。波束軸線射至缺陷時，缺陷聲程小，回波高。左右移動探頭，擴散波束射至缺陷時，缺陷聲程大回波低。這樣同一缺陷回波的位置和高度隨探頭移動發(fā)生游動，如圖6.11。                  

57、          不同的探測靈敏度， 同一缺陷圓波的游動情況不同。一般可根據(jù)探測靈敏度和回波的游動距離來鑒別游動回波。一般規(guī)定游動范圍達25mm時，才算游動回波。    根據(jù)缺陷游動回波包絡線的形狀，可粗略地判別缺陷的形狀。    5.底面回波    在鍛件探傷中，有時還可根據(jù)底波變化情況來判別鍛件中的缺陷情況。    當缺陷回波很高，并有多次重復回波，而底波嚴重下降甚至消失時，說明鍛

58、件中存在平行于探測面的大面積缺陷。    當缺陷回波和底波都很低甚至消失時，說明鍛件中存在大面積但傾斜的缺陷或在探測面附近有大缺陷。    當示波屏上出現(xiàn)密集的互相彼連的缺陷四波，底波明顯下降或消失時，說明明鍛件中存在密集性缺陷。    六、非缺陷回波分析    鍛件探傷中還會出現(xiàn)一非缺陷回波影響對缺陷波的判別。常見的非缺陷畫波有以下幾種。    1.三角反射波    周向探測圓柱形鍛件時，由于探頭與圓柱面耦合不好，

59、波束嚴重擴散，在示波屏上出現(xiàn)兩個三角反射波，這兩個三角反射波的聲程分別為1.3d和1.67d (d為圓柱直徑)，據(jù)此可以鑒別三角反射波。由于三角反射波總是位于底波B1之后，而缺陷波一般位于底波B1之前，因此三角反射波不會干擾對缺陷的判別。    2.遲到波    軸向探測細長軸類鍛件時，由于波型轉(zhuǎn)抉，在示波屏上出現(xiàn)遲到波：遲到波的聲程是特定的，而且可能出現(xiàn)多次。第一次遲到波位予底波B1之后0.76d處(d為輔類鍛件的直徑)，以后各次遲到波間距均為0.76d。由于遲到波總在B1之后，而缺陷波一般在B1之前，因此遲到波也不會影響對缺陷波的

60、判別。    另外從扁平方向探測扁平鍛件時，也會出現(xiàn)遲到波，探傷中應注意判別。    3.61°反射波    當鍛件中存在與探測面成61°傾角的缺陷時，示波屏上會出現(xiàn)61°反射波。61°反射波是變型橫波垂直入射到側(cè)面引起的，如圖6.12所示。圖中F為缺陷直接波，M為61°反射波。            61°反射波的聲程也是特定的，總是等于61&#

61、176;角所對直角邊的邊長。產(chǎn)生61°反射時缺陷直接反射回波較低，而61°反射波較高。    另外在探測如圖6.13所示的鍛件時，也會出現(xiàn)61°反射波，同時還會產(chǎn)生45°反射波。探傷時可根據(jù)反射波的聲程通過計算來判別。                          

62、                 4.輪廓回波    鍛件探傷中，鍛件的臺階、凹槽等外形輪廓也會引起一些非缺陷回波，探傷中要注意判別。此外在鍛件探傷中還可能產(chǎn)生一些其它的非缺陷回波，這時應根據(jù)鍛件的結(jié)構(gòu)形狀、材質(zhì)和鍛造工藝應用超聲波反射、折射和波型轉(zhuǎn)換理論進和分析判別。    七、鍛件質(zhì)量級別的評頂(見JB4730一94標準)    鍛件探傷中常見缺陷有單個缺陷和密集

63、缺陷兩大類，實際探傷中根據(jù)鍛件中單個缺陷的當量尺寸，底波的降低情況和密集缺陷面積占探傷面積的百分比不同將鍛件質(zhì)量分為I、等五種，其中I級最高，V級最低。單個缺陷等級見表61，底波降低等級見表62，密集性缺陷等級見表63。    注：表62中Bc/BF表示無缺陷處底波與缺陷處底波分貝差。          以上三表的等級應作為獨立的等級分別使用。    如果某缺陷被檢測人員判為危害性缺陷，那么可以不受上述條件的限制，一律評為最低級，不合格

64、。    下面舉例說明鍛件的評級方法。    例1用2.5P20Z探頭探測400mm厚的鋼鍛件，鋼中CL=5900m/s，衰減系數(shù)a=0.005dB/mm，探傷靈敏度為400mm處4為0dB。探傷中在250mm處發(fā)現(xiàn)一缺陷，其波高比基準波高20dB，試根據(jù)JB473094標準評定該鍛件的質(zhì)量級別。    解：(1)條件判別                符合當量計算的

65、條件。    (2)求250mm處4當量的dB值              (3)求該缺陷的當量并評級    缺陷當量：4+20一9.5=4+10.5dB    缺陷評級：該鍛件評為級。    例2用2.5P20Z探頭探測面積為400cm2的鍛件，探傷中發(fā)現(xiàn)一密集缺陷，其面積為24cm2，缺陷處底波為30dB，無缺陷處底波為44dB。試根據(jù)JB47

66、3094標準評定該鍛件的質(zhì)量級別。    解：(1)據(jù)密集性缺陷評級    24÷400×100%=6%>5%    評為級。    (2)據(jù)底波降低量評級    BG一BF=44一30=14dB    評為級。 第二節(jié)    鑄件超聲波探傷       一、鑄件中常見缺陷 

67、0;  鑄件是金屬液注入鑄模中冷卻凝固而成的，鑄件中常見缺陷有氣孔、縮孔、夾雜和裂紋等。    1.氣    孔    氣孔是由于金屬液臺氣量過多，模型潮濕及透氣性不佳而形成的空洞。鑄件中的氣孔分為單個分散氣孔和密集氣孔。    2.縮    孔    縮孔是由于金屬液冷卻凝固時體積收縮得不到補縮而形成的缺陷?？s孔多位于澆冒口附近和截面最大部位或截面突變處。    3.夾

68、60; 雜    夾雜分為非金屬夾雜和金屬夾雜兩類。非金屬夾雜是冶煉時金屬與氣體發(fā)生化學反應形成的產(chǎn)物或澆注時耐火材料、型砂等混入鋼液形成的夾雜物。金屬夾雜是異種金屬偶爾落入鋼液中未能溶化麗形成的夾雜物。    4.裂    紋    裂紋是指鋼液冷卻過程中由于內(nèi)應力(熱應力和組織應力)過大使鑄件局部裂開而形成的缺陷。鑄件截面尺寸突變處，應力集中嚴重處，容易出現(xiàn)裂紋。裂紋是最危險的缺陷。    二、鑄件探傷的特點   

69、; 1.透聲性差    鑄件重要特點是組織不致密、不均勻和晶粒粗大，透聲性差。    鑄件不均勻是由于鑄件各部分冷卻速度不同引起的。模壁冷卻快，且常有大量固態(tài)生核微粒，因此模壁晶粒細。當模壁濕度升高后，冷卻速度減饅，于是在垂直模壁方向上形成柱狀晶區(qū)。當模壁溫度進一步升高，金屬液溫度下降。溫差減少，冷卻速度緩慢，結(jié)晶方向性消失，形成等軸晶區(qū)。這種鑄件截面上不同取向的晶粒構(gòu)成了鑄件的不均勻性。此外鑄件中以片狀、球狀或其他形態(tài)存在的石墨也可視為一種組織不均勻性。    鑄件的致密性是由于樹枝結(jié)晶方式引起的。鑄件

70、結(jié)晶時，先形成主干，然后在垂直于主干方向長出支于。再在支干的垂直方向長出分支，也像樹枝一樣生長。各支干間最后結(jié)晶凝固，冷卻收縮形成的空隙難以充滿金屬，從而使鑄件的致密性變差。鑄件晶粒粗大是由于島溫冷卻凝固過程緩慢，生核、長核時間長、使晶粒變粗。    鑄件的不致密性、不均勻性和晶粒粗大，使超聲波散射衰減和吸收衰減明顯增加、透聲性降低。    2.聲耦合差    鑄件表面粗糙，聲耦合差。探傷靈敏度低，波束指向不好。且探頭磨損嚴重。鑄件探傷中常采用高粘度耦合劑改善這種不良的耦合條件。  &

71、#160; 3.干擾雜波多    鑄件探傷干擾雜波多。一是由于粗晶和組織不均勻性引起的散亂反射，形成草狀回波，使信噪比下降。特別是頻率較高時尤為嚴重。二是鑄件形狀復雜，一些輪廓回波和遲到變型波引起的非缺陷信號多。此外鑄件粗糙表面也會產(chǎn)生一些反射回波干擾對缺陷波的正確判定。    以上所述正是鑄件探傷的困難所在，致使鑄件探傷的應用和發(fā)展受到一定的限制。但另一方面由于鑄件質(zhì)量要求較低，允許存在單個缺陷尺寸較大。數(shù)量較多同時鑄件缺陷出現(xiàn)的部位規(guī)律性強，因此鑄件探傷還是具有一定的價值，目前國內(nèi)外不少人正在研究鑄件探傷中存在的問題。&

72、#160;   鑄件分為鑄鋼與鑄鐵，二者缺陷狀況和材質(zhì)及表面特點基本相同，因此其探傷方法也大致相同。下面以鑄鋼件為例說明鑄件的一般探傷方法與質(zhì)量級別的評定。    三、鑄鋼件探測條件的選擇    1.探    頭    鑄鋼件探傷，一般以縱波直探頭為主，輔以橫波斜探頭和縱波雙晶探頭。    鑄鋼件晶粒比較粗大，衰減嚴重，宜選用較低的頻率，一般為0.52.5MHz。對于厚度不大又經(jīng)過熱處理的鑄鋼件?？蛇x用2.O2.5MHz。對于

73、厚度較大和末熱處理的鑄鋼件，宜選用0.52.0MHz?？v波直探頭的直徑一般為1030mm，橫波斜探頭的折射角常為45°、60°、70°等。    2.試    塊    鑄鋼件探傷常用圖6.14所示的ZGZ系列平底孔對比試塊。試塊材質(zhì)與被探鑄鋼件相似，不允許存在2平底孔缺陷。試塊平底孔直徑d分別為3、4、6等三種。平底孔聲程l為25、51、75、100、150、200等六種。該試塊用于測試距離波幅曲線和調(diào)整探傷靈敏度(縱波直探頭)。   

74、;  3.探測表面與耦合劑    鑄鋼件表面粗糙，耦合條件差，探傷前應對其表面進行打磨清理，粗糙度Ra不大于12.5m。鑄鋼件探傷時，常用粘度較大的耦合劑，如漿糊、黃油、甘油、水玻璃等。    4.透聲性測試    鑄鋼件晶粒較粗，組織不致密，對聲波吸收和散射嚴重，透聲性差，對探傷結(jié)果影響較大。一般探傷前要測試其透聲性。鑄鋼件透聲性可用縱波直探頭來測試。將探頭對準工件底面，用衰減器測出底波B1與B2的dB差即可。為了憾少測試誤差，一般測三點取平均值。測得的dB差愈大，說明透聲性愈差。 

75、   5.鑄鋼件內(nèi)外層劃分鑄鋼件中缺陷至表面的距離不同，其危害不一樣，一般外層比內(nèi)層大。為此按鑄鋼件厚度劃分為外層、內(nèi)層外層等三層。當其厚度<90mm時，每層各占1/3，當其厚度90mm時，兩外層厚度各為30mm，其余為內(nèi)層。    四、距離波幅曲線的測試與靈敏度調(diào)整    根據(jù)探測要求選定一組平底孔對比試塊(平底孔直徑相同聲徑不同)測出工件與對比試塊的透聲性和耦合損失差dB，衰減量(十10)dB。將探頭置于厚度與工件相近的試塊上，對準平褒孔，調(diào)節(jié)儀器使平底孔最高回波達10%20%。然后固定備旋鈕，將探頭分別

76、對準不同聲程的平底孔，標記各平底孔回波的最高點，連成曲線，從而得到該平底孔的距離一波幅曲線(即面板曲線)。用衰減器增益dB，這時靈敏度就調(diào)好了。為了便于發(fā)現(xiàn)缺陷，有時再增益6dB作為掃查靈敏度。    五、缺陷的判別與測定    探頭按選定的方式進行掃查，相鄰兩次掃查重疊15%，探頭移動速度l50mm/s。掃查中根據(jù)缺陷波高與底波降低情況來判別工件內(nèi)部是否存在缺陷。以下幾種情況作為缺陷記錄。    (1)缺陷回波幅度達到距離波幅曲線者。    (2)底面回波幅度降低量12dB

77、者。    (3)不論缺陷回波高低，認為是線狀或片狀缺陷者。    發(fā)現(xiàn)缺陷以后，要測定缺陷的位置與大小。    缺陷的位置由示波屏上缺陷波前沿對應的水平刻度值來確定。    缺陷的面積大小用下述方法測定：當利用缺陷反射法判別缺陷時，用缺陷6dB法測定缺陷面積大小。當采用底波降低12dB法判別缺陷時，用底波降低12dB作為缺陷邊界來測定缺陷面積。    六、鑄鋼件質(zhì)量級別的評定    鑄鋼件超聲波探傷方法及

78、質(zhì)量評級方法GB723387規(guī)定鑄鋼件質(zhì)量等級，根據(jù)平面型缺陷和非平面型缺陷的尺寸，將其分為、等五級，其中I級最高，V級最低。    評定時，評定區(qū)面積為10 5mm2(317×317或面積相同矩形)，盡可能使最嚴重的缺蹈位于評定區(qū)內(nèi)。位于評定區(qū)邊界線上的缺陷，只計入缺陷位于評定區(qū)內(nèi)的那部分面積。位于內(nèi)外層界面上的非平面型缺陷，若大部分在外層，則計入外層，反之計入內(nèi)層。若探測面積不足105mm2，則按比例折算允許的缺陷面積。    平面型缺陷分級見表6一4，非平面型缺陷分級見表65。    注：

79、    單個缺陷尺寸大于320mm者為V級。    單個缺陷面積為缺陷最大尺寸和與其垂直方向最大尺寸之積。    位于外層間距小于25mm的兩個或多個缺陷可視為一個缺陷，其面積為各缺陷面積之和。    凡檢測區(qū)存在裂紋的鑄鋼件，評為V級。      某鑄鋼件的質(zhì)量級別，系指平面型缺陷和非平面型缺陷均滿足該級別的規(guī)定。即二者中級別較低的級別為該鑄鋼件的級別。    鑄鋼件超聲波探傷詳見GB723387標準。&

80、#160;復    習    題        一、鍛件探傷    1.鍛件中常見缺陷有哪幾種?各是怎樣形成的?    2.鍛件一般分哪幾類?各采用什么方法探傷?    3.在鍛件超聲波探傷中，調(diào)接靈敏度的常用方法有哪幾種?各適用于什么情況?    4.利用鍛件底波調(diào)靈敏度有何好處?調(diào)節(jié)時應注意什么?    5.鍛件探傷中，常用

81、哪幾種方法對缺陷定量?各適用于什么情況?    6.鍛件探傷中，常見的非缺陷回波有哪幾種?各是怎樣形成的?如何判別?    7.什么憩游動圓波?游動回波是怎祥產(chǎn)生的?如何鑒別游動回波?    8.鍛件探傷中，常用什么方法測定材質(zhì)的衰減系數(shù)?影響測試結(jié)果精度的主要因素是什么?    9.試制訂500×400餅形鍛件超專用波探傷工藝過程。    10.用2.5P20Z探頭探傷厚為400mm的餅形鋼鍛件，CL=5900m/s。問如何利用底波調(diào)節(jié)400/2靈敏度?(=44dB)。     11.用2.5P20Z探頭探傷外徑D=800mm的實心圓柱體鍛件，CL=59