超聲波檢測第六章

會計學(xué)1超聲波檢測第六章6.1鍛件超聲探傷6.1.1鍛件加工及常見缺陷

鍛件是將鑄錠或鍛坯在鍛錘或模具的壓力下變形制成一定形狀和尺寸的零件毛坯。鍛壓過程包括加熱、變形和冷卻。鍛造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。滾壓既有縱向變形，又有橫向變形。其中鐓粗主要用于餅類鍛件，拔長主要用于軸類鍛件，而筒形鍛件一般先鐓粗，后沖孔，再滾壓。第1頁/共72頁

為了改善鍛件的組織性能，鍛后還要進行正火、退火或調(diào)質(zhì)等熱處理，因此鍛件的晶粒一般都很細，有良好的透聲性。鍛件中的缺陷主要有兩個來源：一種是由鑄錠中缺陷引起的缺陷；另一種是鍛造過程及熱處理中產(chǎn)生的缺陷。常見的缺陷類型有：1.縮孔縮孔是鑄錠冷卻收縮時在頭部形成的缺陷，鍛造時因切頭量不足而殘留下來，多見于軸類鍛件的頭部，具有較大的體積，并位于橫截面中心，在軸向具有較大的延伸長度。第2頁/共72頁2.縮松縮松是在鑄錠凝固收縮時形成的孔隙和孔穴，在鍛造過程中因變形量不足而未被消除?？s松多出現(xiàn)在大型鍛件中。3.夾雜物根據(jù)其來源或性質(zhì)，夾雜物分為內(nèi)在夾雜物、外來非金屬夾雜物和金屬夾雜物。內(nèi)在非金屬夾雜物是鑄錠中包含的脫氧劑、合金元素與氣體的反應(yīng)物尺寸較小，常漂浮于熔液上，最后集結(jié)在鑄錠中心及頭部。外來非金屬夾雜物是冶煉、澆注過程中混入的耐火材料或雜質(zhì)，尺寸較大，故?；祀s于鑄錠下部。偶然落入的非金屬夾雜則無確定位置。第3頁/共72頁

金屬夾雜物是冶煉時加入合金較多且尺寸較大，或者澆注時飛濺小顆?；虍惙N金屬落入后未被完全熔化而形成的缺陷。4.裂紋鍛件裂紋的形成原因很多。按形成原因，裂紋的種類可大致分為以下幾種：因冶金缺陷（如縮孔殘余）在鍛造時擴大形成的裂紋。因鍛造工藝不當（如加熱溫度過高、加熱速度過快、變形不均勻、變形量過大、冷卻速度過快等）而形成的裂紋。熱處理過程中形成的裂紋。如淬火時加熱溫度較高，是鍛件組織粗大，淬火時可能產(chǎn)生裂紋；冷卻不當引起的開裂，回火不及時或不當，由鍛件內(nèi)部殘余應(yīng)力引起的裂紋。第4頁/共72頁5.折疊（新教材內(nèi)容）熱金屬的突出部位被壓折并嵌入鍛件表面形成的缺陷稱為折疊，多發(fā)生在鍛件的內(nèi)圓角和尖角處。折疊表面上的氧化層，能使該部位的金屬無法連接。6.白點白點是鍛件含氫較高，鍛后冷卻過快，鋼中溶解的氫來不及逸出，造成應(yīng)力過大引起的開裂。白點主要集中在鍛件大截面中心。合金總含量超過3.5％～4.0％和含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)。第5頁/共72頁(鋼鍛件中由于氫的存在所產(chǎn)生的小裂紋稱為白點。白點對鋼材的力學(xué)性能影響很大，當白點平面垂直方向受應(yīng)力作用時，會導(dǎo)致鋼件突然斷裂。因此，鋼材不允許白點存在。白點多在高碳鋼、馬氏體鋼和貝氏體鋼中出現(xiàn)。奧氏體鋼和低碳鐵素體鋼一般不出現(xiàn)白點)。

鍛件中缺陷所具有的特點與其形成過程有關(guān)。鑄錠組織在鍛造過程中沿金屬延伸方向被拉長，由此形成的纖維狀組織通常被稱為金屬流線。金屬流線方向一般代表鍛造過程中金屬延伸的主要方向。除裂紋外，鍛件中的多數(shù)缺陷，尤其是由鑄錠中缺陷引起的鍛件缺陷常常是沿金屬流線方向分布的，這是鍛件中缺陷的重要特征之一。第6頁/共72頁6.1.2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工程中的探傷，產(chǎn)品檢驗及在役檢驗。鍛件可采用接觸法或水浸法進行檢測。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，以及人們對于水浸法便于實現(xiàn)自動檢測、人為因素少、檢測可靠性高的特點的認識不斷加深，那些要求高分別力、高靈敏度和高可靠性檢測的重要鍛件，越來越多地采用水浸法進行檢測。鍛件的組織很細，由此引起的聲波衰減和散射影響相對較小，因此，鍛件上有時可以用較高的檢測頻率（如10MHz以上），以滿足高分辨力檢測要求和實現(xiàn)對較小尺寸缺陷檢測的目的。第7頁/共72頁

由于經(jīng)過鍛造變形，鍛件中的缺陷一般具有方向性。通常冶金缺陷的分布和方向與鍛造流線方向有關(guān)。因此，為了得到最好的檢測效果，鍛件檢測時聲束入射面和入射方向的選擇需要考慮鍛造變形工藝和流線方向，并應(yīng)盡可能使聲束方向與鍛造流線方向垂直。以模鍛為例，模鍛件的變形流線是與外表面平行的，因此檢測時一般要求超聲聲束方向應(yīng)與外表面垂直入射，掃查需沿外表面形狀進行，通常需要采用水浸法或水套探頭方可實現(xiàn)。鍛件常用于使用安全要求較高的關(guān)健部件，因此，通常需要對其表面和外形進行加工，以保證鍛件具有光滑的聲入射面滿足高靈敏度檢測的需要，同時使其外形盡可能為超聲波覆蓋整個鍛件區(qū)域提供方便的入射面。第8頁/共72頁

鍛件檢測的時機，原則上應(yīng)選擇在熱處理后，沖孔、開槽等精加工之前進行。因為孔、槽、臺階等復(fù)雜形狀會形成超聲聲束無法到達的區(qū)域，增加檢測的盲區(qū)，同時可能產(chǎn)生應(yīng)形狀引起的非缺陷干擾波，影響缺陷的檢測和判別。而在熱處理后進行檢測，有利于發(fā)現(xiàn)熱處理過程產(chǎn)生的缺陷，如熱處理裂紋等。鍛件超聲檢測常用技術(shù)有：縱波直入射檢測、縱波斜入射檢測、橫波檢測。由于鍛件外形可能很復(fù)雜，有時為了發(fā)現(xiàn)不同取向的缺陷，在同一個鍛件上需同時采用縱波和橫波檢測。其中縱波直入射檢測是最基本的檢測方式。第9頁/共72頁1.軸類鍛件的檢測方法軸類鍛件的鍛造工藝主要以拔長為主，因而大部分缺陷的取向與軸線平行，此類缺陷的檢測以縱波直探頭從徑向檢測效果最佳?？紤]到缺陷會有其他的分布及取向。因此軸類鍛件檢測，還應(yīng)輔以直探頭在端面的軸向檢測，必要是還應(yīng)附以斜探頭的徑向檢測及軸向檢測。（1）直探頭徑向和軸向檢測如圖6.1所示，用直探頭作徑向檢測時也將探頭置于軸的外圓作全面掃查，以發(fā)現(xiàn)軸類鍛件中常見的縱向缺陷。用直探頭作軸向檢測時，探頭置于軸的端面，并在軸端作全面掃查，以檢出與軸線垂直的橫向缺陷。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。第10頁/共72頁

圖6.1軸類鍛件直探頭徑向、軸向探傷（2）斜探頭周向及軸向檢測當缺陷呈徑向且為單片狀時，或軸上有幾個不同直徑的軸段，直探頭徑向或軸向檢測都很難發(fā)現(xiàn)。此時，需要使用適當折射角的斜探頭作周向及軸向檢測?？紤]到缺陷的取向，檢測時探頭應(yīng)作正、分兩個方向的全面掃查，如圖6.2所示。第11頁/共72頁

圖6.2軸類鍛件斜探頭周向、軸向探傷第12頁/共72頁2.餅類、碗類鍛件的檢測餅類和碗類鍛件的鍛造工藝主要以敦促為主，缺陷以平行端面分布為主，所以用直探頭在端面檢測是檢出缺陷的最佳方法。對于某些重要的餅類、碗類鍛件或厚度大的鍛件，應(yīng)從兩個端面進行檢測，此外有時還需從外園面徑向檢測，如圖6.3所示。從端面檢測時，探頭置于鍛件端面進行全面檢測，以檢出與端面平行的缺陷。從鍛件側(cè)面進行徑向檢測時，探頭在鍛件側(cè)面掃查，以發(fā)現(xiàn)某些軸向缺陷。第13頁/共72頁3.筒形或環(huán)形鍛件的檢測筒形或環(huán)形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取向復(fù)雜，所以該類鍛件的檢測既需要進行縱波直入射檢測，還應(yīng)進行橫波斜探頭檢測。由于鑄錠中質(zhì)量較差的中心孔部分已被沖孔時去除，因而筒形或環(huán)形鍛件的質(zhì)量一般較好。（1）直探頭檢測如圖6.4所示，用直探頭從筒體外圓面或端面進行檢測。外圓檢測的目的是為了發(fā)現(xiàn)與軸線平行的周向缺陷，端面檢測的目的是發(fā)現(xiàn)與軸線垂直的橫向缺陷。第14頁/共72頁

圖6.4筒類鍛件直探頭探傷圖6.5筒類鍛件斜探頭探傷第15頁/共72頁（2）雙晶直探頭檢測是為了檢測筒體近表面缺陷，可采用雙晶直探頭從外圓面或端面檢測，如圖6.4所示。（3）斜探頭檢測如圖6.5所示，軸向缺陷檢測是為了發(fā)現(xiàn)與軸線垂直的徑向缺陷，周向檢測是為了發(fā)現(xiàn)與軸線平行的徑向缺陷。周向檢測時，缺陷定位應(yīng)考慮修正。6.1.3檢測條件的選擇

1.探頭的選擇對于縱波直入射法，可選用單晶直探頭，其參數(shù)如公稱頻率和探頭晶片與被檢材料有關(guān)，若材料為低碳鋼或低合金鋼，可選用較高的檢測頻率，常用2～5MHz，探頭晶片尺寸為φ14mm～φ25mm；若材料為奧氏體鋼，為了避免出現(xiàn)“草狀回波”，提高信噪比，可選擇較低第16頁/共72頁的頻率和較大的探頭晶片尺寸，頻率常為0.5～2MHz，晶片尺寸為14mm～φ30mm。對于較小鍛件或為了檢出近表面缺陷，考慮到探頭的盲區(qū)和近場區(qū)的影響，還可選用雙晶直探頭，常用頻率為5MHz。對于橫波檢測，一般選擇的斜探頭進行檢測。2.耦合選擇接觸法時，為了實現(xiàn)較好的聲耦合，一般要求檢測面的表面粗糙度RS不高于6.3μm，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)檢測靈敏度時，要注意補償試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，鍛件檢測時，常用機油、漿糊、甘油等作耦合劑，當鍛件表面粗糙時也可選用黏度更大的水玻璃作耦合劑。

第17頁/共72頁水浸法時，對檢測表面的要求低于接觸法。3.掃查方式的選擇鍛件探傷時，原則上應(yīng)在探測面上從兩個相互垂直的方向進行全面掃查，并盡可能地檢測到鍛件的全體積，若鍛件厚度超過400mm時，應(yīng)從相對兩端進行100％的掃查。掃查覆蓋面應(yīng)為探頭直徑的15％，探頭移動速率不大于150mm/s。掃查過程中要注意觀察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)的衰減對缺陷定量有一定的影響。特別是若材質(zhì)衰減嚴重時，影響更明顯。因此，在鍛件檢測中有時要測定材質(zhì)的衰減系數(shù)α，衰減系數(shù)的測定參見6.4.1節(jié)。第18頁/共72頁式中［B］1-［B］2――無缺陷處第一。二次底波高的分貝差；X――底波聲程（單程）。值得注意的是：測定衰減系數(shù)時，探頭所對鍛件底面應(yīng)光潔干凈，底面形狀為大平底或園柱面，x≥3N，測試處無缺陷。一般選取三處進行測試，最后取平均值。

（dB/mm）(6.1)第19頁/共72頁5.試塊選擇鍛件檢測中，要根據(jù)探頭和檢測面的情況選擇試塊。采用縱波直探頭探傷時，常選用CSⅠ和CSⅡ試塊來調(diào)節(jié)探傷靈敏度和對缺陷定量。采用單晶直探頭檢測時，常選用CSⅠ標準試塊，其結(jié)構(gòu)尺寸見JB/T4730.3-2005圖4和表4。當工件檢測距離小于45mm時，應(yīng)采用雙晶直探頭，常選用圖6.6所示的CSⅡ標準試塊來調(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φ2、φ3、φ4、φ6等四種，距離L分別為5、10、15、20、25、30、35、40、45mm。當探測面為曲面時，應(yīng)采用曲面底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。第20頁/共72頁試塊序號CSⅠ-1CSⅠ-2CSⅠ-3CSⅠ-4150100150200D50608080表8－1CSⅠ標準試塊尺寸第21頁/共72頁試塊序號孔徑

檢測距離L123456789CSⅡ-1Φ251015202530354045CSⅡ-2Φ3CSⅡ-3Φ4CSⅡ-4Φ6表8－2CSⅡ標準試塊尺寸第22頁/共72頁6.探傷時機鍛件超聲波探傷應(yīng)在熱處理后進行，因為熱處理可以細化晶粒，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(yīng)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傷結(jié)果有較大影響時，應(yīng)重新進行熱處理。6.1.4掃描速度和靈敏度的調(diào)節(jié)1.掃描速度的調(diào)節(jié)鍛件檢測前，一般根據(jù)鍛件要求的檢測范圍來調(diào)節(jié)掃描速度，以便發(fā)現(xiàn)缺陷，并對缺陷定位。第23頁/共72頁

掃描速度的調(diào)節(jié)可在試塊上進行，也可在鍛件上尺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(yīng)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。PB2.探傷靈敏度的調(diào)節(jié)鍛件的探傷靈敏度是由鍛件技術(shù)文件要求或有關(guān)標準確定的。一般不低于最大檢測距離處的Φ2mm平底孔當量直徑。調(diào)節(jié)鍛件檢測靈敏度的方法有兩種：一種是利于鍛件底波來調(diào)節(jié)，另一種是利用試塊來調(diào)節(jié)。第24頁/共72頁（1）底波調(diào)節(jié)法當鍛件被探部位厚度,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：對于大平底面或?qū)嵭膱A柱體底面，同距離處底波與平底孔回波的分貝差為：

第25頁/共72頁式中λ——波長，mm;X----被探部位的厚度，mm；DF——平底孔直徑，mm。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：第26頁/共72頁式中d---空心圓柱體內(nèi)徑，mm；

D---空心圓柱體外徑，mm；“＋”---外圓徑向檢測，內(nèi)孔凸柱面反射；“－”---內(nèi)孔徑向檢測，外圓凹柱面反射。2）調(diào)節(jié)：探頭對準完好區(qū)的底面，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)節(jié)好了。為了便于發(fā)現(xiàn)缺陷可再增益5～10dB作為掃查靈敏度。第27頁/共72頁【例1】用2.5P20Z探頭徑向檢測φ500mm的實心圓柱體鍛件，CL=5900mm/s，問如何利用底波調(diào)節(jié)500mm/φ2靈敏度？解：由題意得1計算：500mm處底波與φ2mm平底孔回波分貝差為：2調(diào)節(jié)：將探頭對準完好區(qū)圓柱底面，調(diào)“增益”使底波B1達基準60％高，然后用“衰減器”增益46dB，這時φ2靈敏度就調(diào)好了，必要時再增益6dB作為掃查靈敏度。第28頁/共72頁【例2】用2.5P20Z探頭徑向檢測φ1000mm，內(nèi)徑為φ100mm的空心圓柱體鍛件，CL=5900mm/s，問如何利用內(nèi)空回波調(diào)節(jié)450mm/φ2靈敏度？解：由題意得D=1000mm，d=100mm第29頁/共72頁1計算：450mm處內(nèi)孔回波與φ2mm平底孔回波分貝差為：2調(diào)節(jié)：將探頭對準完好區(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，作為檢測靈敏度，再增益6dB作為掃查靈敏度。第30頁/共72頁（2）試塊調(diào)節(jié)法1）單直探頭檢測：當鍛件的厚度或由于幾何形狀所限或底面粗糙時，應(yīng)利用具有人工反射體的試塊來調(diào)節(jié)檢測靈敏度，如CSⅠ試塊和CSⅡ試塊。調(diào)節(jié)時將探頭對準標準試塊的平底孔，調(diào)“增益”使平底孔回波達基準波高即可。值得注意的是，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?！纠?】用2.5P20Z探頭檢測厚度為50mm的小鍛件，采用CSⅠ試塊調(diào)節(jié)50/φ2靈敏度，試塊與鍛件表面耦合差3dB，問如何調(diào)節(jié)靈敏度？第31頁/共72頁將探頭對準CSⅠ試塊中1號試塊的φ2平底孔，距離為50mm，調(diào)“增益”使φ2平底孔回波達60％高，然后再用“衰減器”增益3dB，這時50/φ2靈敏度就調(diào)好了。【例2】用2.5P14Z探頭檢測底面粗糙厚度為400mm的鍛件，問如何利用100/φ4平底孔試塊調(diào)節(jié)400/φ2靈敏度？試塊與工件表面耦合差6dB。解：計算：100/φ4平底孔與400/φ2平底孔回波分貝差：第32頁/共72頁調(diào)節(jié)：將探頭對準100/φ4平底孔，調(diào)節(jié)“增益”使φ4平底孔回波達基準高，然后用“衰減器”增益36＋6＝42Db,這時400/φ2靈敏度就調(diào)節(jié)好了。這時工件上400/φ2靈敏平底孔缺陷回波正好達基準波高。

2）雙晶直探頭檢測：采用雙晶直探頭檢測時，要利用如圖6.6所示CSⅡ標準試塊的平底孔來調(diào)節(jié)檢測靈敏度。先根據(jù)檢測要求選擇相應(yīng)的平底孔試驗塊，并依次測試一組距離不同、直徑相同的平底孔的回波，使其中最高回波達滿刻度的80％，在此靈敏度條件下測出其他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，并以此作為檢測靈敏度。第33頁/共72頁6.1.5缺陷位置和大小的測定

1.缺陷位置的測定

在鍛件檢測中，主要采用縱波直探頭檢測，因此可根據(jù)示波屏上缺陷前沿所對應(yīng)的水平刻度值τf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xf為

xf＝nτf

(8-3)

2.缺陷大小的測定鍛件檢測中，對于尺寸小于聲束截面的缺陷一般用當量法定量。若缺陷位于區(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，第34頁/共72頁一般采用測長法，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。下面重點介紹當量計算法和6dB法在鍛件探傷中的應(yīng)用。(1)當量計算法是利用各種規(guī)則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。當量計算法是目前鍛件探傷中應(yīng)用最廣的一種定量方法。用定量計算法定量時，要考慮調(diào)節(jié)探傷靈敏度的基準。

當用平底面和實心園柱體曲底面調(diào)節(jié)靈敏度時，當量計算公式為：第35頁/共72頁

當用空心圓柱體內(nèi)孔或外圓曲底面調(diào)靈敏度時，當量計算公式為：

在平面工件檢測中，用6dB法測定缺陷的長度時，探頭移動的距離就是缺陷的指示長度，如圖6.8所示。然而對圓柱形鍛件進行軸向探測時，探頭的移動距離不再是缺陷的指示長度了，這時要按幾何關(guān)系來確定缺陷的指示長度，如圖6.9所示。第36頁/共72頁

圖6.8平面探傷6dB測長法圖6.9圓弧面探傷6dB測長法第37頁/共72頁外圓周向測長時，缺陷的指示長度Lf為：式中：L――探頭移動的外圓弧長，mm；

R――圓柱體外半徑，mm；

Xf1――缺陷的聲程，mm。內(nèi)孔周向測長時，缺陷的指示長度Lf為(6.7)第38頁/共72頁內(nèi)孔周向測長時，缺陷的指示長度Lf為(6.8)式中：L′――探頭移動的內(nèi)圓弧長，mm；

r――圓柱體內(nèi)半徑，mm；

Xf2――缺陷的聲程，mm。第39頁/共72頁6.1.6缺陷回波的判別在鍛件檢測中，不同性質(zhì)的缺陷回波是不同的，實際檢測時，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.單個缺陷回波鍛件檢測中，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臨近缺陷間距大于50mm、回波高不小于φ2mm的缺陷。如鍛件中單個的夾層、裂紋等。檢測中遇到單個缺陷時，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法測定其邊界和面積范圍。第40頁/共72頁2.分散缺陷回波鍛件檢測時，工件中的缺陷較多且分散，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50mm的立方體內(nèi)少于5個，不小于φ2mm，如分散性的夾層。分散缺陷回波一般不太大。因此常用當量法定量，同時還要測定分散缺陷的位置。3.密集缺陷回波鍛件檢測中，示波屏上同時顯示的缺陷回波很多，缺陷之間的間隔很小，甚至連成一片，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。第41頁/共72頁(1)以缺陷的間距劃分，規(guī)定相鄰缺陷間的間距小于某一值時為密集缺陷。(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)定在一定檢測面積下，探出的缺陷回波數(shù)量超過某一值時，定義為密集缺陷。(4)以單位體積內(nèi)缺陷回波數(shù)量劃分，規(guī)定在一定體內(nèi)缺陷回波數(shù)量多于規(guī)定值時，定義為密集缺陷。第42頁/共72頁實際檢測中，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)量不少于5個，當量直徑不小于φ2mm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)不允許有白點缺陷存在，這種缺陷危險性很大。通常白點的分布范圍較大，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所示。第43頁/共72頁圖6.10白點的分布與波形第44頁/共72頁4.游動回波在園柱形軸類鍛件檢測過程中，當探頭沿著軸的外圓移動時，示波屏上的缺陷回波會隨著該缺陷檢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)生是由于不同波束射至缺陷產(chǎn)生反射引起的。波束軸線射至缺陷時，缺陷聲程小，回波高。左右游動探頭，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游動發(fā)生游動，如圖6.11所示。第45頁/共72頁

圖6.11游動回波第46頁/共72頁

不同檢測靈敏度，同一缺陷的游動情況不同。一般可根據(jù)檢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(luò)線的形狀，可粗略地判斷缺陷的形狀。5.底面回波在鍛件檢測中，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(fù)回波，而底波嚴重下降甚至消失時，聲明鍛件中存在平大面積缺陷。當缺陷回波和底波都很低甚至消失時，聲明鍛件中存在大面積且傾斜的傾斜或在檢測面附加有大缺陷。第47頁/共72頁

當示波屏上出現(xiàn)密集的互相彼連的缺陷回波，底波明顯下降或消失時，說明鍛件中存在密集缺陷。6.1.7非缺陷回波分析鍛件檢測中經(jīng)常會出現(xiàn)一些非缺陷回波，從而影響對缺陷波的判別。常見的非缺陷回波有以下幾種：1.三角反射波周向檢測圓柱形鍛件時，由于探頭與圓柱面耦合不好，波束嚴重擴散，在示波屏上出現(xiàn)兩個的三角反射波，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。第48頁/共72頁2.遲到波軸向探測細長軸類鍛件時，由于波形轉(zhuǎn)換，在示波屏上出現(xiàn)的遲到波，遲到波的聲程是特定的，而且可能出現(xiàn)多次。第一次遲到波位于B1之后0.76d處（d為軸類鍛件的直徑），以后各次遲到波的間距均為0.76d。由于遲到波總在B1之后，而缺陷波一般位于B1之前，因此遲到波也不會影響對缺陷的判別。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(yīng)注意判別。3.610反射波當鍛件中存在與檢測面成610傾角的缺陷時，示波屏上會出現(xiàn)610反射波，610反射波是變型橫波垂直入射側(cè)面而引起的，如圖6.12所示。圖中F為缺陷直接波，M為610反射波。第49頁/共72頁610反射波的聲程也是特定的，總是等于610角所對直角邊的邊長。產(chǎn)生610反射時，缺陷直接反射回波較低，而610反射波較高。另外在探測如圖6.13所示的鍛件的時，也會出現(xiàn)610反射波，同時還會產(chǎn)生450反射波。同時時可根據(jù)反射波的聲程通過計算來判別。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輪廓回波，檢測中要注意判別。此外，在鍛件檢測中還可能產(chǎn)生一些其他的非缺陷回波，這時應(yīng)根據(jù)鍛件的結(jié)構(gòu)形狀、材質(zhì)和鍛造工藝，應(yīng)用超聲波反射、折射和波型轉(zhuǎn)換理論進行分析和判別。第50頁/共72頁

圖6.12傾斜缺陷的610的反射圖6.13特殊結(jié)構(gòu)側(cè)壁反射波第51頁/共72頁6.1.8鍛件質(zhì)量級別的評定（見JB/T4730.3-2005）

鍛件探傷中常見的缺陷有單個缺陷和密集缺陷兩大類，實際探傷中根據(jù)鍛件中單個缺陷的當理尺寸，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、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等五種，其中Ⅰ級最高，Ⅴ級最低。單個缺陷等級見表6－1，底波降低等級見表6－2，密集性缺陷見表6－3。第52頁/共72頁1.單個缺陷的質(zhì)量分級見表6－1。等級

Ⅰ

Ⅱ

ⅢⅣⅤ缺陷當量直徑

≤φ4

φ4＋（＞0dB～8dB）

φ4＋（＞8dB～12dB）

φ4＋（＞12dB～16dB）φ4＋16dB表6－1單個缺陷的質(zhì)量分級見表單位：mm2.缺陷引起底波降低量的質(zhì)量分級見表6－2。表6－1由缺陷引起底波降低量的質(zhì)量分級單位：dB等級

Ⅰ

ⅡⅢⅣⅤ底波降低量

BG/BF

≤8＞8～14＞14～20＞20～26＞26注：本表僅適用于聲束大于近場區(qū)長度的缺陷

第53頁/共72頁3.密集區(qū)缺陷質(zhì)量分級見表6－3。表6－3密集區(qū)缺陷的質(zhì)量分級見表等級ⅠⅡⅢⅣⅤ密集區(qū)缺陷占檢測總面積的百分比（％）0＞0～5＞5～10＞10～20＞204.表6－1、表6－2和表6－3的等級應(yīng)作為獨立的等級分別使用。5.當缺陷被檢測人員判定為危害缺陷時，鍛件的質(zhì)量等級為Ⅴ級。第54頁/共72頁下面舉例聲明鍛件的評級方法?！纠?】用2.5P20Z探頭檢測400mm厚的鋼鍛件，鋼中CL＝5900m/s，衰減系數(shù)α＝0.005dB/mm，檢測靈敏度為400mm/φ4mm平底孔。檢測中在250mm處發(fā)現(xiàn)一處缺陷，其波高比基準波高20dB，試根據(jù)JB/T4730－2005標準評定該鍛件的質(zhì)量級別。解：（1）條件判別：

（mm)第55頁/共72頁(mm)(mm)所以，符合當量計算的條件。

(2)求250mm處φ4mm當量的dB值：第56頁/共72頁(3)求該缺陷的當量并評級：缺陷當量：φ4＋20－9.5＝φ4＋10.5dB缺陷評級：該鍛件評為Ⅲ級?！纠?】用2.5P14Z探頭檢測面積為400cm2的鍛件，檢測中發(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)JB/T4730-2005標準評定該鍛件的質(zhì)量級別。解：（1）根據(jù)密集性缺陷評級：因為第57頁/共72頁所以評為Ⅲ級（2）根據(jù)底波降低量評級：因為［B］G－［B］F＝44－30＝14dB所以評為Ⅱ級第58頁/共72頁6.2鑄件超聲檢測6.2.1鑄件中的常見缺陷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含氣量過多，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。縮孔多位于澆冒口附近和截面最大部位或截面突變處。第59頁/共72頁3.夾雜夾雜分為非金屬夾雜和金屬夾雜兩類。非金屬夾雜是冶煉是金屬與氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)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熔化而形成的夾雜物。4.裂紋裂紋是鋼液冷卻過程中由于內(nèi)應(yīng)力（熱應(yīng)力和組織應(yīng)力）過大是鑄件局部開裂而形成的缺陷。鑄件截面尺寸突變處，應(yīng)力集中嚴重處，容易出現(xiàn)裂紋。裂紋是最危險的缺陷。6.2.2鑄件超聲檢測特點第60頁/共72頁1.超聲波穿透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。不均勻的組織、粗糙的表面都會導(dǎo)致超聲散射增大，聲能損失嚴重，與鍛件相比，鑄件的可探厚度減小。另外粗糙的表面會使耦合變差，也是鑄件檢測靈敏度低的原因。鑄件不均勻是由于鑄件各部分冷卻速度不同引起的。鑄件的不致密性是由于樹枝結(jié)晶方式引起的。鑄件晶粒粗大是由于高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。第61頁/共72頁2.聲耦合差鑄件表面粗糙，聲耦合差，探傷靈敏度低，波束指向性不好，且探頭磨損嚴重。鑄件探傷中常采用高黏度耦合劑改善這種不良的耦合條件。3.雜波干擾嚴重鑄件探傷干擾雜波多。一般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(fù)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。干擾對缺陷的正確判定。第62頁/共72頁

鑄件中的組織不致密和不均勻，以及晶粒粗大，都會使超聲波產(chǎn)生嚴重的散射，被探頭接收后，在熒光屏上將顯示為較強的草狀雜波信號；粗糙的鑄造表面對聲波的散射也會形成雜波信號；另外，鑄件形狀復(fù)雜，也非常容易產(chǎn)生外輪廓反射回波以及遲到回波。這些干擾信號可能會妨礙缺陷信號的識別。4.缺陷檢測要求較低以上所述是鑄件探傷的困難所在，致使鑄件探傷的應(yīng)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，鑄件中一般允許存在的缺陷尺寸較大，數(shù)量可較多，特別是工藝性的檢測，有的只要求檢測危險性缺陷，以便修補處理。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。第63頁/共72頁

鑄件分為鑄鋼和鑄鐵，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。6.2.3鑄鋼件探測條件的選擇1.探頭鑄鋼探傷，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0.5～2.5MHz。對于厚度不大又經(jīng)過熱處理的鑄鋼件，可選用2.0～2.5MHz，對于厚度較大和未熱處理的鑄鋼件，宜選用0.5～2.0MHz?？v波直探頭的直徑一般為φ10～φ30mm，橫波斜探頭的折射角常為450、600、700等。第64頁/共72頁2.試塊鑄鋼件探傷常用圖6