鍛件與鑄件超聲波探傷梁國利電話-mail:LGL678@126.com

河南第二火電建設(shè)公司鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第1頁第六章鍛件與鑄件超聲波探傷

鍛件和鑄件是制造各種機械設(shè)備及鍋爐、壓力容器主要毛坯件，尤其是鍛件，在高參數(shù)大型容器中和受壓元件制造中應(yīng)有非常廣泛。它們在生產(chǎn)加工過程中常會產(chǎn)生一些缺點，影響設(shè)備安全使用，所以有必要對其進行超聲檢測。本章重點討論鍛件檢測問題，對鑄件檢測也將作簡單介紹。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第2頁6.1鍛件超聲探傷6.1.1鍛件加工及常見缺點

鍛件是將鑄錠或鍛坯在鍛錘或模具壓力下變形制成一定形狀和尺寸零件毛坯。鍛壓過程包含加熱、變形和冷卻。鑄造方式大致分為鐓粗、拔長和滾壓，鐓粗是鍛壓力施加于坯料兩端，形變發(fā)生在橫截面上，拔長是鍛壓力施加于坯料外圓，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。滾壓現(xiàn)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，而筒形鍛件普通先鐓粗，后沖孔，再滾壓。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第3頁為了改進鍛件組織性能，鍛后還要進行正火、退火或調(diào)質(zhì)等熱處理，所以鍛件晶粒普通都很細，有良好透聲性。鍛件中缺點主要有兩個起源：一個是由鑄錠中缺點引發(fā)缺點；另一個是鑄造過程及熱處理中產(chǎn)生缺點。常見缺點類型有：1.縮孔縮孔是鑄錠冷卻收縮時在頭部形成缺點，鑄造時因切頭量不足而殘留下來，多見于軸類鍛件頭部，含有較大體積，并位于橫截面中心，在軸向含有較大延伸長度。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第4頁2.縮松縮松是在鑄錠凝固收縮時形成孔隙和孔穴，在鑄造過程中因變形量不足而未被消除。縮松多出現(xiàn)在大型鍛件中。3.夾雜物依據(jù)其起源或性質(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脫氧劑、合金元素與氣體反應(yīng)物尺寸較小，常漂浮于熔液上，最終集結(jié)在鑄錠中心及頭部。外來非金屬夾雜物是冶煉、澆注過程中混入耐火材料或雜質(zhì)，尺寸較大，故常混雜于鑄錠下部。偶然落入非金屬夾雜則無確定位置。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第5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缺點。4.裂紋鍛件裂紋形成原因很多。按形成原因，裂紋種類可大致分為以下幾個：因冶金缺點（如縮孔殘余）在鑄造時擴大形成裂紋。因鑄造工藝不妥（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）而形成裂紋。熱處理過程中形成裂紋。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；冷卻不妥引發(fā)開裂，回火不及時或不妥，由鍛件內(nèi)部殘余應(yīng)力引發(fā)裂紋。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第6頁5.折疊（新教材內(nèi)容）熱金屬突出部位被壓折并嵌入鍛件表面形成缺點稱為折疊，多發(fā)生在鍛件內(nèi)圓角和尖角處。折疊表面上氧化層，能使該部位金屬無法連接。6.白點白點是鍛件含氫較高，鍛后冷卻過快，鋼中溶解氫來不及逸出，造成應(yīng)力過大引發(fā)開裂。白點主要集中在鍛件大截面中心。合金總含量超出3.5％～4.0％和含Cr、Ni、Mn合金鋼大型鍛件輕易產(chǎn)生白點。白點在鋼中總是成群出現(xiàn)。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第7頁(鋼鍛件中因為氫存在所產(chǎn)生小裂紋稱為白點。白點對鋼材力學性能影響很大，當白點平面垂直方向受應(yīng)力作用時，會造成鋼件突然斷裂。所以，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普通不出現(xiàn)白點)。

鍛件中缺點所含有特點與其形成過程相關(guān)。鑄錠組織在鑄造過程中沿金屬延伸方向被拉長，由此形成纖維狀組織通常被稱為金屬流線。金屬流線方向普通代表鑄造過程中金屬延伸主要方向。除裂紋外，鍛件中多數(shù)缺點，尤其是由鑄錠中缺點引發(fā)鍛件缺點經(jīng)常是沿金屬流線方向分布，這是鍛件中缺點主要特征之一。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第8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探傷，產(chǎn)品檢驗及在役檢驗。鍛件可采取接觸法或水浸法進行檢測。伴隨計算機技術(shù)發(fā)展，以及人們對于水浸法便于實現(xiàn)自動檢測、人為原因少、檢測可靠性高特點認識不停加深，那些要求高分別力、高靈敏度和高可靠性檢測主要鍛件，越來越多地采取水浸法進行檢測。鍛件組織很細，由此引發(fā)聲波衰減和散射影響相對較小，所以，鍛件上有時能夠用較高檢測頻率（如10MHz以上），以滿足高分辨力檢測要求和實現(xiàn)對較小尺寸缺點檢測目標。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第9頁因為經(jīng)過鑄造變形，鍛件中缺點普通含有方向性。通常冶金缺點分布和方向與鑄造流線方向相關(guān)。所以，為了得到最好檢測效果，鍛件檢測時聲束入射面和入射方向選擇需要考慮鑄造變形工藝和流線方向，并應(yīng)盡可能使聲束方向與鑄造流線方向垂直。以模鍛為例，模鍛件變形流線是與外表面平行，所以檢測時普通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，通常需要采取水浸法或水套探頭方可實現(xiàn)。鍛件慣用于使用安全要求較高關(guān)健部件，所以，通常需要對其表面和外形進行加工，以確保鍛件含有光滑聲入射面滿足高靈敏度檢測需要，同時使其外形盡可能為超聲波覆蓋整個鍛件區(qū)域提供方便入射面。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第10頁鍛件檢測時機，標準上應(yīng)選擇在熱處理后，沖孔、開槽等精加工之前進行。因為孔、槽、臺階等復雜形狀會形成超聲聲束無法抵達區(qū)域，增加檢測盲區(qū)，同時可能產(chǎn)生應(yīng)形狀引發(fā)非缺點干擾波，影響缺點檢測和判別。而在熱處理后進行檢測，有利于發(fā)覺熱處理過程產(chǎn)生缺點，如熱處理裂紋等。鍛件超聲檢測慣用技術(shù)有：縱波直入射檢測、縱波斜入射檢測、橫波檢測。因為鍛件外形可能很復雜，有時為了發(fā)覺不一樣取向缺點，在同一個鍛件上需同時采取縱波和橫波檢測。其中縱波直入射檢測是最基本檢測方式。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第11頁1.軸類鍛件檢測方法軸類鍛件鑄造工藝主要以拔長為主，因而大部分缺點取向與軸線平行，這類缺點檢測以縱波直探頭從徑向檢測效果最正確?？紤]到缺點會有其它分布及取向。所以軸類鍛件檢測，還應(yīng)輔以直探頭在端面軸向檢測，必要是還應(yīng)附以斜探頭徑向檢測及軸向檢測。（1）直探頭徑向和軸向檢測如圖6.1所表示，用直探頭作徑向檢測時也將探頭置于軸外圓作全方面掃查，以發(fā)覺軸類鍛件中常見縱向缺點。用直探頭作軸向檢測時，探頭置于軸端面，并在軸端作全方面掃查，以檢出與軸線垂直橫向缺點。但當軸長度太長或軸有多個直徑不等軸段時，會有聲束掃查不到死區(qū)，因而此方法有一定不足。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第12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點呈徑向且為單片狀時，或軸上有幾個不一樣直徑軸段，直探頭徑向或軸向檢測都極難發(fā)覺。此時，需要使用適當折射角斜探頭作周向及軸向檢測?？紤]到缺點取向，檢測時探頭應(yīng)作正、分兩個方向全方面掃查，如圖6.2所表示。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第13頁圖6.2軸類鍛件斜探頭周向、軸向探傷鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第14頁2.餅類、碗類鍛件檢測餅類和碗類鍛件鑄造工藝主要以敦促為主，缺點以平行端面分布為主，所以用直探頭在端面檢測是檢出缺點最正確方法。對于一些主要餅類、碗類鍛件或厚度大鍛件，應(yīng)從兩個端面進行檢測，另外有時還需從外園面徑向檢測，如圖6.3所表示。從端面檢測時，探頭置于鍛件端面進行全方面檢測，以檢出與端面平行缺點。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)覺一些軸向缺點。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第15頁3.筒形或環(huán)形鍛件檢測筒形或環(huán)形鍛件鑄造工藝是先鐓粗，后沖孔，再滾壓。所以，缺點取向比軸類鍛件和餅類鍛件中缺點取向復雜，所以該類鍛件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。因為鑄錠中質(zhì)量較差中心孔部分已被沖孔時去除，因而筒形或環(huán)形鍛件質(zhì)量普通很好。（1）直探頭檢測如圖6.4所表示，用直探頭從筒體外圓面或端面進行檢測。外圓檢測目標是為了發(fā)覺與軸線平行周向缺點，端面檢測目標是發(fā)覺與軸線垂直橫向缺點。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第16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鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第17頁（2）雙晶直探頭檢測是為了檢測筒體近表面缺點，可采取雙晶直探頭從外圓面或端面檢測，如圖6.4所表示。（3）斜探頭檢測如圖6.5所表示，軸向缺點檢測是為了發(fā)覺與軸線垂直徑向缺點，周向檢測是為了發(fā)覺與軸線平行徑向缺點。周向檢測時，缺點定位應(yīng)考慮修正。6.1.3檢測條件選擇1.探頭選擇對于縱波直入射法，可選取單晶直探頭，其參數(shù)如公稱頻率和探頭晶片與被檢材料相關(guān)，若材料為低碳鋼或低合金鋼，可選取較高檢測頻率，慣用2～5MHz，探頭晶片尺寸為φ14mm～φ25mm；若材料為奧氏體鋼，為了防止出現(xiàn)“草狀回波”，提升信噪比，可選擇較低鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第18頁頻率和較大探頭晶片尺寸，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點，考慮到探頭盲區(qū)和近場區(qū)影響，還可選取雙晶直探頭，慣用頻率為5MHz。對于橫波檢測，普通選擇斜探頭進行檢測。2.耦合選擇接觸法時，為了實現(xiàn)很好聲耦合，普通要求檢測面表面粗糙度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)整檢測靈敏度時，要注意賠償試塊與工件之間因曲率半徑和表面粗糙度不一樣引發(fā)耦合損失，鍛件檢測時，慣用機油、漿糊、甘油等作耦合劑，當鍛件表面粗糙時也可選取黏度更大水玻璃作耦合劑。

鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第19頁水浸法時，對檢測表面要求低于接觸法。3.掃查方式選擇鍛件探傷時，標準上應(yīng)在探測面上從兩個相互垂直方向進行全方面掃查，并盡可能地檢測到鍛件全體積，若鍛件厚度超出400mm時，應(yīng)從相對兩端進行100％掃查。掃查覆蓋面應(yīng)為探頭直徑15％，探頭移動速率小于150mm/s。掃查過程中要注意觀察缺點波情況和底波改變情況。4.材質(zhì)衰減系統(tǒng)測定當鍛件尺寸較大時，材質(zhì)衰減對缺點定量有一定影響。尤其是若材質(zhì)衰減嚴重時，影響更顯著。所以，在鍛件檢測中有時要測定材質(zhì)衰減系數(shù)α，衰減系數(shù)測定參見6.4.1節(jié)。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第20頁式中［B］1-［B］2――無缺點處第一。二次底波高分貝差；X――底波聲程（單程）。值得注意是：測定衰減系數(shù)時，探頭所對鍛件底面應(yīng)光潔潔凈，底面形狀為大平底或園柱面，x≥3N，測試處無缺點。普通選取三處進行測試，最終取平均值。

（dB/mm）(6.1)鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第21頁5.試塊選擇鍛件檢測中，要依據(jù)探頭和檢測面情況選擇試塊。采取縱波直探頭探傷時，常選取CSⅠ和CSⅡ試塊來調(diào)整探傷靈敏度和對缺點定量。采取單晶直探頭檢測時，常選取CSⅠ標準試塊，其結(jié)構(gòu)尺寸見JB/T4730.3-圖4和表4。當工件檢測距離小于45mm時，應(yīng)采取雙晶直探頭，常選取圖6.6所表示CSⅡ標準試塊來調(diào)整探傷靈敏度和對缺點定量。該試塊人工缺點為平底孔，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)采取曲面底面對比試塊來測定因為曲率不一樣引發(fā)耦合損失。對比試塊如圖6.7所表示。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第22頁試塊序號CSⅠ-1CSⅠ-2CSⅠ-3CSⅠ-4150100150200D50608080表8－1CSⅠ標準試塊尺寸鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第23頁試塊序號孔徑

檢測距離L123456789CSⅡ-1Φ251015202530354045CSⅡ-2Φ3CSⅡ-3Φ4CSⅡ-4Φ6表8－2CSⅡ標準試塊尺寸鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第24頁6.探傷時機鍛件超聲波探傷應(yīng)在熱處理后進行，因為熱處理能夠細化晶粒，降低衰減，另外，還能夠發(fā)覺熱處理過程中產(chǎn)生缺點。對于帶孔、槽和臺階鍛件，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，輕易產(chǎn)生各種非缺點回波。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掃描速度和靈敏度調(diào)整1.掃描速度調(diào)整鍛件檢測前，普通依據(jù)鍛件要求檢測范圍來調(diào)整掃描速度，方便發(fā)覺缺點，并對缺點定位。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第25頁掃描速度調(diào)整可在試塊上進行，也可在鍛件上尺寸已知部位上進行，在試塊上調(diào)整掃描速度時，試塊上聲速應(yīng)盡可能與工件相同或相近。調(diào)整掃描速度時，普通要求第一次底波前沿位置不超出水平刻度極限80％，以利觀察一次底波之后一些信號情況。PB2.探傷靈敏度調(diào)整鍛件探傷靈敏度是由鍛件技術(shù)文件要求或相關(guān)標準確定。普通不低于最大檢測距離處Φ2mm平底孔當量直徑。調(diào)整鍛件檢測靈敏度方法有兩種：一個是利于鍛件底波來調(diào)整，另一個是利用試塊來調(diào)整。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第26頁（1）底波調(diào)整法當鍛件被探部位厚度,且鍛件含有平行底面或圓柱曲底面時，慣用底波來調(diào)整探傷靈敏度。底波調(diào)整法，首先要計算或查AVG曲線求得底面回波與某平底孔回波分貝差，然后再調(diào)整。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分貝差為：

鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第27頁式中λ——波長，mm;X----被探部位厚度，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：鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第28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)整：探頭對準完好區(qū)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)整好了。為了便于發(fā)覺缺點可再增益5～10dB作為掃查靈敏度。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第29頁【例1】用2.5P20Z探頭徑向檢測φ500mm實心圓柱體鍛件，CL=5900mm/s，問怎樣利用底波調(diào)整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)整：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。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第30頁【例2】用2.5P20Z探頭徑向檢測φ1000mm，內(nèi)徑為φ100mm空心圓柱體鍛件，CL=5900mm/s，問怎樣利用內(nèi)空回波調(diào)整450mm/φ2靈敏度？解：由題意得D=1000mm，d=100mm鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第31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)整：將探頭對準完好區(qū)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。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第32頁（2）試塊調(diào)整法1）單直探頭檢測：當鍛件厚度或因為幾何形狀所限或底面粗糙時，應(yīng)利用含有些人工反射體試塊來調(diào)整檢測靈敏度，如CSⅠ試塊和CSⅡ試塊。調(diào)整時將探頭對準標準試塊平底孔，調(diào)“增益”使平底孔回波達基準波高即可。值得注意是，當試塊表面形狀、粗糙度與鍛件不一樣時，要進行耦合賠償。當試塊與工件材質(zhì)衰減相差較大時，還要考慮介質(zhì)衰減賠償。【例1】用2.5P20Z探頭檢測厚度為50mm小鍛件，采取CSⅠ試塊調(diào)整50/φ2靈敏度，試塊與鍛件表面耦合差3dB，問怎樣調(diào)整靈敏度？鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第33頁將探頭對準CSⅠ試塊中1號試塊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?！纠?】用2.5P14Z探頭檢測底面粗糙厚度為400mm鍛件，問怎樣利用100/φ4平底孔試塊調(diào)整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：鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第34頁調(diào)整：將探頭對準100/φ4平底孔，調(diào)整“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)整好了。這時工件上400/φ2靈敏平底孔缺點回波恰好達基準波高。2）雙晶直探頭檢測：采取雙晶直探頭檢測時，要利用如圖6.6所表示CSⅡ標準試塊平底孔來調(diào)整檢測靈敏度。先依據(jù)檢測要求選擇對應(yīng)平底孔試驗塊，并依次測試一組距離不一樣、直徑相同平底孔回波，使其中最高回波達滿刻度80％，在此靈敏度條件下測出其它平底孔回波最高點，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。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第35頁6.1.5缺點位置和大小測定

1.缺點位置測定

在鍛件檢測中，主要采取縱波直探頭檢測，所以可依據(jù)示波屏上缺點前沿所對應(yīng)水平刻度值τf和掃描速度1：n來確定缺點在鍛件中位置。缺點至探頭距離xf為

xf＝nτf

(8-3)

2.缺點大小測定鍛件檢測中，對于尺寸小于聲束截面缺點普通用當量法定量。若缺點位于區(qū)域內(nèi)時，慣用當量計算法和當量AVG曲線法定量；若缺點位于區(qū)域內(nèi)，慣用試塊比較法定量，對于尺寸大于聲束截面缺點，鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第36頁普通采取測長法，慣用測長法有6dB法和端點6dB法。必要時還可采取底波高度法來確定缺點相對大小。下面重點介紹當量計算法和6dB法在鍛件探傷中應(yīng)用。(1)當量計算法是利用各種規(guī)則反射體回波聲壓公式和實際探傷中測得結(jié)果（缺點位置和波高）來計算缺點當量大小。當量計算法是當前鍛件探傷中應(yīng)用最廣一個定量方法。用定量計算法定量時，要考慮調(diào)整探傷靈敏度基準。

當用平底面和實心園柱體曲底面調(diào)整靈敏度時，當量計算公式為：鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第37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法測定缺點長度時，探頭移動距離就是缺點指示長度，如圖6.8所表示。然而對圓柱形鍛件進行軸向探測時，探頭移動距離不再是缺點指示長度了，這時要按幾何關(guān)系來確定缺點指示長度，如圖6.9所表示。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第38頁圖6.8平面探傷6dB測長法圖6.9圓弧面探傷6dB測長法鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第39頁外圓周向測長時，缺點指示長度Lf為：式中：L――探頭移動外圓弧長，mm；R――圓柱體外半徑，mm；Xf1――缺點聲程，mm。內(nèi)孔周向測長時，缺點指示長度Lf為(6.7)鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第40頁內(nèi)孔周向測長時，缺點指示長度Lf為(6.8)式中：L′――探頭移動內(nèi)圓弧長，mm；r――圓柱體內(nèi)半徑，mm；Xf2――缺點聲程，mm。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第41頁6.1.6缺點回波判別在鍛件檢測中，不一樣性質(zhì)缺點回波是不一樣，實際檢測時，可依據(jù)示波屏上缺點回波情況來分析缺點性質(zhì)和類型。1.單個缺點回波鍛件檢測中，示波屏上單獨出現(xiàn)缺點回波稱為單個缺點回波，普通單個缺點是指與臨近缺點間距大于50mm、回波高大于φ2mm缺點。如鍛件中單個夾層、裂紋等。檢測中碰到單個缺點時，要測定缺點位置和大小，當缺點較小時，用當量法定量，當缺點較大時，用6dB法測定其邊界和面積范圍。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第42頁2.分散缺點回波鍛件檢測時，工件中缺點較多且分散，缺點彼此間距較大，這種缺點回波稱為分散缺點回波。普通在邊長50mm立方體內(nèi)少于5個，大于φ2mm，如分散性夾層。分散缺點回波普通不太大。所以慣用當量法定量，同時還要測定分散缺點位置。3.密集缺點回波鍛件檢測中，示波屏上同時顯示缺點回波很多，缺點之間間隔很小，甚至連成一片，這種缺點回波稱為密集缺點回波。密集缺點劃分，依據(jù)不一樣驗收標準有不完全相同定義。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第43頁(1)以缺點間距劃分，要求相鄰缺點間間距小于某一值時為密集缺點。(2)以單位長度時基線內(nèi)顯示缺點回波數(shù)量劃分，要求在相當于工件厚度值基線內(nèi)，當探頭不動或稍作移動時，一定數(shù)量缺點回波連續(xù)或斷續(xù)出現(xiàn)時為密集缺點。(3)以單位面積中缺點回波劃分，要求在一定檢測面積下，探出缺點回波數(shù)量超出某一值時，定義為密集缺點。(4)以單位體積內(nèi)缺點回波數(shù)量劃分，要求在一定體內(nèi)缺點回波數(shù)量多于要求值時，定義為密集缺點。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第44頁實際檢測中，以單位體積內(nèi)缺點回波數(shù)量劃分較多。普通要求在邊長50mm立方體內(nèi)，數(shù)量不少于5個，當量直徑大于φ2mm缺點為密集缺點。密集缺點可能是疏松、非金屬夾雜物、白點或成群裂紋等。鍛件內(nèi)不允許有白點缺點存在，這種缺點危險性很大。通常白點分布范圍較大，且基本集中于鍛件中心部位，它回波清楚、尖銳，成群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主要依據(jù)，如圖6.10所表示。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第45頁圖6.10白點分布與波形鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第46頁4.游動回波在園柱形軸類鍛件檢測過程中，當探頭沿著軸外圓移動時，示波屏上缺點回波會伴隨該缺點檢測聲程改變而游動，這種游動動態(tài)波形稱為游動回波。游動回波產(chǎn)生是因為不一樣波束射至缺點產(chǎn)生反射引發(fā)。波束軸線射至缺點時，缺點聲程小，回波高。左右游動探頭，擴散波束射至缺點時，缺點聲程大，回波低。這么同一缺點回波位置和高度隨探頭游動發(fā)生游動，如圖6.11所表示。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第47頁圖6.11游動回波鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第48頁不一樣檢測靈敏度，同一缺點游動情況不一樣。普通可依據(jù)檢測靈敏度和回波游動距離來判別游動回波。普通要求游動范圍達25mm時，才算游動回波。依據(jù)缺點游動回波包絡(luò)線形狀，可粗略地判斷缺點形狀。5.底面回波在鍛件檢測中，有時還可依據(jù)底波改變情況來判別鍛件中缺點情況。當缺點回波很高，并有屢次重復回波，而底波嚴重下降甚至消失時，申明鍛件中存在平大面積缺點。當缺點回波和底波都很低甚至消失時，申明鍛件中存在大面積且傾斜傾斜或在檢測面附加有大缺點。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第49頁

當示波屏上出現(xiàn)密集相互彼連缺點回波，底波顯著下降或消失時，說明鍛件中存在密集缺點。6.1.7非缺點回波分析鍛件檢測中經(jīng)常會出現(xiàn)一些非缺點回波，從而影響對缺點波判別。常見非缺點回波有以下幾個：1.三角反射波周向檢測圓柱形鍛件時，因為探頭與圓柱面耦合不好，波束嚴重擴散，在示波屏上出現(xiàn)兩個三角反射波，這兩個三角反射波聲程分別為1.3d和1.67d（d為圓柱直徑），據(jù)此能夠判別三角反射波。因為三角反射波總是位于B1之后，而缺點波普通位于底波B1之前，所以三角反射波不會干擾對缺點判別。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第50頁2.遲到波軸向探測細長軸類鍛件時，因為波形轉(zhuǎn)換，在示波屏上出現(xiàn)遲到波，遲到波聲程是特定，而且可能出現(xiàn)屢次。第一次遲到波位于B1之后0.76d處（d為軸類鍛件直徑），以后各次遲到波間距均為0.76d。因為遲到波總在B1之后，而缺點波普通位于B1之前，所以遲到波也不會影響對缺點判別。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傾角缺點時，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)面而引發(fā)，如圖6.12所表示。圖中F為缺點直接波，M為610反射波。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第51頁610反射波聲程也是特定，總是等于610角所對直角邊邊長。產(chǎn)生610反射時，缺點直接反射回波較低，而610反射波較高。另外在探測如圖6.13所表示鍛件時，也會出現(xiàn)610反射波，同時還會產(chǎn)生450反射波。同時時可依據(jù)反射波聲程經(jīng)過計算來判別。4.輪廓回波鍛件探傷中，鍛件臺階、凹槽等外形輪廓也會引發(fā)一些輪廓回波，檢測中要注意判別。另外，在鍛件檢測中還可能產(chǎn)生一些其它非缺點回波，這時應(yīng)依據(jù)鍛件結(jié)構(gòu)形狀、材質(zhì)和鑄造工藝，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。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第52頁圖6.12傾斜缺點610反射圖6.13特殊結(jié)構(gòu)側(cè)壁反射波鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第53頁6.1.8鍛件質(zhì)量級別評定（見JB/T4730.3-）

鍛件探傷中常見缺點有單個缺點和密集缺點兩大類，實際探傷中依據(jù)鍛件中單個缺點當理尺寸，底波降低情況和密集缺點面積占探傷面積百分比不一樣將鍛件質(zhì)量分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等五種，其中Ⅰ級最高，Ⅴ級最低。單個缺點等級見表6－1，底波降低等級見表6－2，密集性缺點見表6－3。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第54頁1.單個缺點質(zhì)量分級見表6－1。等級

Ⅰ

Ⅱ

ⅢⅣⅤ缺點當量直徑≤φ4

φ4＋（＞0dB～8dB）

φ4＋（＞8dB～12dB）

φ4＋（＞12dB～16dB）φ4＋16dB表6－1單個缺點質(zhì)量分級見表單位：mm2.缺點引發(fā)底波降低量質(zhì)量分級見表6－2。表6－1由缺點引發(fā)底波降低量質(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：本表僅適適用于聲束大于近場區(qū)長度缺點鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第55頁3.密集區(qū)缺點質(zhì)量分級見表6－3。表6－3密集區(qū)缺點質(zhì)量分級見表等級ⅠⅡⅢⅣⅤ密集區(qū)缺點占檢測總面積百分比（％）0＞0～5＞5～10＞10～20＞204.表6－1、表6－2和表6－3等級應(yīng)作為獨立等級分別使用。5.當缺點被檢測人員判定為危害缺點時，鍛件質(zhì)量等級為Ⅴ級。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第56頁下面舉例申明鍛件評級方法?！纠?】用2.5P20Z探頭檢測400mm厚鋼鍛件，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)覺一處缺點，其波高比基準波高20dB，試依據(jù)JB/T4730－標準評定該鍛件質(zhì)量級別。解：（1）條件判別：（mm)鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第57頁(mm)(mm)所以，符合當量計算條件。(2)求250mm處φ4mm當量dB值：鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第58頁(3)求該缺點當量并評級：缺點當量：φ4＋20－9.5＝φ4＋10.5dB缺點評級：該鍛件評為Ⅲ級?！纠?】用2.5P14Z探頭檢測面積為400cm2鍛件，檢測中發(fā)覺一密集缺點，其面積為24cm2，缺點處底波為30dB，無缺點處底波為44dB，試依據(jù)JB/T4730-標準評定該鍛件質(zhì)量級別。解：（1）依據(jù)密集性缺點評級：因為鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第59頁所以評為Ⅲ級（2）依據(jù)底波降低量評級：因為［B］G－［B］F＝44－30＝14dB所以評為Ⅱ級鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第60頁6.2鑄件超聲檢測6.2.1鑄件中常見缺點鑄件是金屬液注入鑄模中冷卻凝固而成，鑄件中常見缺點有氣孔、縮孔、夾雜和裂紋等。1.氣孔氣孔是因為金屬液含氣量過多，模型潮濕及透氣性不佳而形成空洞。鑄件中氣孔分為單個分散氣孔和密集氣孔。2.縮孔縮孔是因為金屬液冷卻凝固時體積收縮得不到補縮而形成缺點?？s孔多位于澆冒口附近和截面最大部位或截面突變處。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第61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)生化學反應(yīng)形成產(chǎn)物或澆注時耐火材料、型砂等混入鋼液形成夾雜物。金屬夾雜是異種金屬偶然落入鋼液中未能熔化而形成夾雜物。4.裂紋裂紋是鋼液冷卻過程中因為內(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缺點。鑄件截面尺寸突變處，應(yīng)力集中嚴重處，輕易出現(xiàn)裂紋。裂紋是最危險缺點。6.2.2鑄件超聲檢測特點鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第62頁1.超聲波穿透性差鑄件主要特點是組織不致密、不均勻和晶粒粗大，透聲性差。不均勻組織、粗糙表面都會造成超聲散射增大，聲能損失嚴重，與鍛件相比，鑄件可探厚度減小。另外粗糙表面會使耦合變差，也是鑄件檢測靈敏度低原因。鑄件不均勻是因為鑄件各部分冷卻速度不一樣引發(fā)。鑄件不致密性是因為樹枝結(jié)晶方式引發(fā)。鑄件晶粒粗大是因為高溫冷卻凝固過程遲緩，生核、長核時間長、使晶粒變粗。鑄件不致密性、不均勻性和晶粒粗大，使超聲波散射衰減和吸收衰減顯著增加、透聲性降低。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第63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。鑄件探傷中常采取高黏度耦合劑改進這種不良耦合條件。3.雜波干擾嚴重鑄件探傷干擾雜波多。普通是因為粗晶和組織不均勻性引發(fā)散亂反射，形成草狀回波，使信噪比下降。尤其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發(fā)非缺點信號多。另外鑄件粗糙表面也會產(chǎn)生一些反射回波。干擾對缺點正確判定。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第64頁鑄件中組織不致密和不均勻，以及晶粒粗大，都會使超聲波產(chǎn)生嚴重散射，被探頭接收后，在熒光屏上將顯示為較強草狀雜波信號；粗糙鑄造表面對聲波散射也會形成雜波信號；另外，鑄件形狀復雜，也非常輕易產(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點信號識別。4.缺點檢測要求較低以上所述是鑄件探傷困難所在，致使鑄件探傷應(yīng)用和發(fā)展受到一定限制。但另首先因為鑄件質(zhì)量要求較低，鑄件中普通允許存在缺點尺寸較大，數(shù)量可較多，尤其是工藝性檢測，有只要求檢測危險性缺點，方便修補處理。同時鑄件缺點出現(xiàn)部位規(guī)律性強，所以鑄件探傷還是含有一定價值。鍛件和鑄件超聲波探傷專家講座第65頁鑄件分為鑄鋼和鑄鐵，二者缺點情況和材質(zhì)及表面特點基本相同，所以其探傷方法也大致相同。6.2.3鑄鋼件探測條件選擇1.探頭鑄鋼探傷，普通以縱波直探頭為主，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，宜選取較低頻率，普通為0.5～2.5MHz。對于厚度不大又經(jīng)過熱處理鑄鋼件，可選取2.0～2.5MHz，對于厚度較大和未熱處理鑄鋼件，宜選取0.5～2.0MHz?？v波直探頭直徑普通為φ10～φ30