SEP1927-2010標準中靈敏度等級的解析和拓寬

栗　雪,樸啟霞,劉　洋

(東北特鋼集團 北滿特殊鋼有限責任公司， 齊齊哈爾 161041)

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SEP1927-2010標準中靈敏度等級的解析和拓寬

栗雪,樸啟霞,劉洋

(東北特鋼集團 北滿特殊鋼有限責任公司， 齊齊哈爾 161041)

摘要：主要對SEP1927-2010標準《鍛軋鋼棒純凈度超聲水浸測定方法》中的靈敏度等級進行了深度解析，并通過理論計算和試驗對此標準的靈敏度等級進行了研究，制定出尺寸更小的夾雜物的檢測靈敏度等級和檢測方法，不僅提高了水浸超聲檢測設備的檢測精度，還縮小了水浸超聲檢測和高倍顯微鏡檢測兩種方法在確定夾雜物尺寸方面的差距。

關鍵詞：標準；靈敏度等級；平底孔

夾雜物的含量直接關系到鍛軋鋼棒產品的純凈度，通過水浸高頻超聲檢測或高倍顯微鏡檢測均可得到產品中夾雜物含量的信息。水浸高頻超聲檢測的目的就是檢測出產品試樣中大顆粒夾雜物的含量，以確定產品應用的可行性[1]。通常按照SEP1927-2010標準《鍛軋鋼棒純凈度超聲水浸測定方法》來評價鍛軋鋼棒中大顆粒夾雜物含量的信息，而用高倍顯微鏡可以檢測到更為細小的夾雜物。為了進一步縮小兩種方法在夾雜物尺寸定量方面的差距,筆者通過試驗對SEP1927-2010標準中的靈敏度等級進行深度解析，并制定出檢測更小尺寸夾雜物的靈敏度等級和檢測方法。

1SEP1927-2010標準的靈敏度等級解析

1.1靈敏度等級

按照SEP1927-2010標準，靈敏度可分為5個等級；具體劃分方法為試塊比較法，即根據φ1 mm平底孔進行實測,不同靈敏度等級是在φ1 mm平底孔基礎上增加不同的靈敏度來表示，靈敏度等級見表1。但在自動超聲檢測中，信噪比至少為6 dB,最好為10 dB,因此在檢測前有必要對試塊進行專項熱處理[2]。

表1　靈敏度等級

1.2靈敏度等級解析

通過當量計算公式，可計算出靈敏度各個級別對應的缺陷大小，SEP1927-2010的靈敏度等級1級的當量為6 dB,尺寸為0.71 mm；同理靈敏度等級2級至靈敏度等級5級的平底孔當量尺寸分別為0.5，0.42，0.35，0.30 mm。

1.3靈敏度等級解析的驗證

采用10 MHz高頻探頭對階梯試塊的埋深分別為φ1，φ0.4，φ0.3 mm的平底孔進行檢測，記下缺陷波等高時的檢測靈敏度值，表2為不同埋深平底孔dB值表。將φ0.4，φ0.3 mm的dB值分別與φ1 mm的dB值進行比較，取其均值，發現φ0.4 mm與φ1 mm的dB差值與SEP1927-2010靈敏度等級3級的dB值基本一致，而φ0.3 mm與φ1 mm的dB差值與SEP1927-2010靈敏度等級5級的dB值基本一致，從而可證明上述對不同靈敏度等級的當量計算均正確。即SEP1927-2010標準的靈敏度等級1～5級的平底孔當量尺寸可推廣適用。

表2　不同埋深平底孔dB值

2SEP1927-2010靈敏度等級拓展

按照SEP1927-2010標準中的靈敏度分為5個等級，但如果需要檢測更小當量尺寸(小于0.3 mm)缺陷時，標準SEP 1927-2010中的靈敏度5級已經無法滿足要求。故考慮到對此標準進行拓展，拓展到缺陷尺寸φ0.2，φ0.1 mm,即對應標準SEP1927-2010中的靈敏度等級 6級、7級。

2.1dB差(不同平底孔靈敏度差)

如果想檢測更小尺寸的夾雜物，試塊比較法已經不適用，因無法制作更小尺寸(小于φ0.3 mm)的平底孔，需要通過當量計算法來實現。通過當量計算法，比較缺陷φ1 mm和φ0.2 mm的dB差，即SEP1927-2010靈敏度等級6級的檢測靈敏度為在SEP1927-2010靈敏度等級1級基礎上提高約28 dB,SEP1927-2010靈敏度等級6級dB差為：27.9 dB；同理SEP1927-2010中靈敏度等級7級dB差為：40 dB。

2.2探頭頻率

因探頭頻率直接影響檢測缺陷的當量尺寸大小，探頭頻率越大，波長越小，發現最小缺陷能力越強。SEP1927-2010標準中規定探頭的頻率為10 MHz，發現的最小缺陷當量尺寸為0.295 mm。所以，如果想發現更小尺寸的缺陷，需更換更高頻率的探頭，具體靈敏度等級拓寬見表3。

探頭頻率為20 MHz時，λ=0.295 mm； 發現最小缺陷時λ約0.15 m；探頭頻率為30 MHz時，λ約0.197 mm；發現最小缺陷時λ約0.10 mm。

表3　靈敏度等級拓展表

3試驗驗證

3.1SEP1927-2010靈敏度等級6級驗證

3.1.1φ0.4 mm平底孔試塊驗證

選擇20 MHz高頻探頭檢測0.4 mm平底孔試塊時，其信噪比為19.6,12.0 dB,即φ0.2 mm缺陷信噪比為7.6 dB，大于6 dB；滿足要求。

3.1.2φ0.3 mm平底孔試塊驗證

選擇20 MHz高頻探頭檢測φ0.3 mm平底孔試塊時，其信噪比為15.6，7.0 dB，即φ0.2 mm缺陷信噪比為8.6 dB，大于6 dB；信噪比滿足要求。

3.1.3SEP1927-2010靈敏度等級6級驗證

通過以上試驗和計算，發現用20 MHz高頻探頭檢測φ0.2 mm缺陷時，其信噪比均能滿足檢測要求，故SEP1927-2010 6級可拓展使用。

3.2SEP1927-2010靈敏度等級7級驗證

SEP1927-2010靈敏度等級7級相當于探測φ0.1 mm缺陷，需更換30 MHz高頻探頭，在保證材料表面粗糙度足夠好(至少小于0.5 μm)，并經過專項熱處理，信噪比即可滿足要求，則SEP1927-2010靈敏度等級7級也可拓展使用。

4實際應用

在實際檢測中，按SEP1927-2010標準執行時會發現某些缺陷波波高不足80%,只能認定它小于對應級別當量尺寸。這時為了定量方便，也可以通過計算法按波高直接讀取缺陷當量尺寸，表4為80%，40%波高情況下各靈敏度級別的平底孔當量尺寸。

表4　80%，40%波高情況下各靈敏度級別的平底孔當量尺寸

以SEP1927-2010靈敏度等級1級為例，校準后波高80%相當于φ0.71 mm，則缺陷波高為40%時，缺陷當量相當于φ0.50 mm。

同理40%波高情況下靈敏度等級2～7級的平底孔當量尺寸分別為0.35，0.30，0.25，0.21，0.14，0.07 mm。

5結語

(1) 通過當量計算和試驗，對SEP1927-2010的靈敏度等級進行重新解析，計算出各個靈敏度等級對應的平底孔當量尺寸。即SEP1927-2010標準的靈敏度等級1～5級的平底孔當量尺寸分別為0.71,0.5,0.42,0.35,0.30 mm，可推廣使用。

(2) 為檢測更小級別夾雜物，對SEP1927-2010的靈敏度等級進行拓寬，從原有的5個等級拓寬成7個等級，拓寬的等級不僅使得水浸超聲設備的檢測精度提高，而且進一步縮小了水浸超聲檢測和高倍顯微鏡檢測兩種方法在夾雜物尺寸定量方面的差距。

(3) 拓寬了40%波高情況下各靈敏度級別的當量尺寸，為檢測過程中波高低于80%的缺陷尺寸的定量提供了有效依據。

參考文獻：

[1]E588-03Standard practice for detection of large inclusions in bearing quality steel by the ultrasonic method [S].

[2]SEP1927-2010Ultrasonic immersion testing method for determining the macroscopic cleanliness rate of rolled or forged steel bars [S].

Analysis and Expansion on the Sensitivity Classes of SEP1927-2010 Standards

LI Xue, PIAO Qi-xia, LIU Yang

(Beiman Special Steel Co.,Ltd.,Dongbei Special Steel Group, Qiqihaer 161041, China)

Abstract：The paper analyzes and expands sensitivity classes of SEP1927-2010 with calculation and experiment, and establishes the sensitivity classes and testing method for detecting smaller level inclusions, and develops smaller inclusions detection sensitivity level and detection methods. Not only improve the precision of water immersion ultrasonic testing equipment, but also reduced the differences of the water immersion ultrasonic testing and microscope detection method in determining the gap size of inclusions.

Key words:Standard; Sensitivity class; Flat-bottom hole

收稿日期：2015-08-11

作者簡介：栗雪(1983-)，女，本科，主要從事無損檢測和質量管理工作。通信作者:栗雪, E-mail: 176915015@163.com。

DOI:10.11973/wsjc201605015

中圖分類號：TG115.28

文獻標志碼：A

文章編號：1000-6656(2016)05-0063-03