鍛件近表面缺陷的超聲檢測

摘要：國民經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展的同時，人們對于質(zhì)量的要求也在不斷上升，無損檢測在航空、航天、深海石油等領(lǐng)域質(zhì)量控制方面起到了巨大的作用。超聲檢測也是工件內(nèi)部缺陷控制的手段之一，由于其可靠性，靈活性被得到廣泛的應(yīng)用。鍛件在超聲波檢測時，由于儀器，探頭等因素的影響，而導(dǎo)致鍛件近表面缺陷容易漏檢，而在航空航天、深海石油應(yīng)用中，往往對鍛件有較高的要求，因此，本文著重介紹了三種不同類型探頭對近表面缺陷的檢出。

關(guān)鍵詞： 超聲檢測 ；近表面缺陷

一、鍛件的檢測技術(shù)要求

為了確保航空航天及深海石油用鍛件的近表面質(zhì)量，筆者將采用同一探傷儀器，不同類型探頭對不同平底孔試塊的近表面缺陷進(jìn)行超聲檢測對比試驗。

鍛件超聲檢測時，由于探頭儀器等因素，探傷會具有一定的盲區(qū)而導(dǎo)致鍛件近表面的缺陷容易漏檢。而許多鍛件由于其重要的用途，對其近表面缺陷的檢出又不能忽視。為此需對鍛件近表面缺陷的檢出對比試驗，從而克服硬件選取對探傷的影響。

為了尋求減小盲區(qū)的方法，提高近表面缺陷的檢出，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)及超聲檢測的物理原理，在現(xiàn)有方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，可使鍛件近表面缺陷的檢測盲區(qū)減小到2毫米以內(nèi)，且能檢出1.2毫米的平底孔。

二、試驗器材

根據(jù)超聲檢測方法準(zhǔn)備了超聲檢測儀器、探頭線、探頭、平底孔試塊、機(jī)油等器材。

探頭的選取，根據(jù)以往的檢測實踐經(jīng)驗，結(jié)合超聲檢測物理原理，探頭頻率越高，波長越短，脈沖越窄，越有利于小缺陷的檢出。因此，此次試驗選用了三種規(guī)格的探頭，分別為水浸點(diǎn)探頭5MHZ Ф10 SJ 5 DJ，雙晶直探頭5Z Ф10 FG5，延遲塊探頭10Z Ф10。

試塊的選取，根據(jù)需求選取了以下9個平底孔試塊。且以下9個試塊的原料均為純鈦產(chǎn)品，牌號為Gr2。所有試塊均來自于同一批次生產(chǎn)。經(jīng)過測試材料組織均勻，且具有相近的聲學(xué)特性。

三、試驗過程及結(jié)果

（一）水浸點(diǎn)聚焦探頭

使用5MHZ Ф10 SJ 5 DJ水浸點(diǎn)聚焦探頭，利用水浸法分別對1#～9#試塊進(jìn)行了測試，并對試驗過程波形做了拍照記錄。實驗結(jié)果，成功檢測出了1#、2#、4#試塊的平底孔，其余試塊上的平底孔均未檢測出。

原因分析：水浸法探傷時，探頭不是直接與工件接觸，超聲波要在水中傳播一段距離，而導(dǎo)致超聲波衰減增加。再加上水與鈦之間介質(zhì)的聲阻抗存在差異，會在水、鈦界面產(chǎn)生界面波，造成了超聲能量的降低。綜上為了保證探傷靈敏度，需通過提高脈沖發(fā)射強(qiáng)度來解決。但提高脈沖發(fā)射強(qiáng)度的同時，始脈沖會變寬，會造成近場干擾加大。因此不利于近表面缺陷的檢出。

（二）雙晶縱波探頭

使用5Z Ф10 FG5雙晶縱波探頭，利用接觸法，機(jī)油耦合分別對1#～9#試塊進(jìn)行了測試，并對試驗過程波形做了拍照記錄。實驗結(jié)果，成功檢測出了1#～5#的所有平底孔，其余試塊上的平底孔均未檢測出。

原因分析：根據(jù)雙晶縱波探頭的工作原理，雙晶探頭的聚焦區(qū)為一菱形（見圖），只有當(dāng)缺陷位于菱形區(qū)時，試塊上的平底孔才能得到較高的反射回波，容易被檢出。當(dāng)缺陷位于聚焦區(qū)外時，無法被聲速掃查到，故就很難發(fā)現(xiàn)位于此位置的缺陷。

（三）延遲塊探頭

通過對以上兩種探頭的實驗，為解決雙晶探頭菱形區(qū)的限制及水浸法超聲能量的損失，使用延遲塊直探頭10Z Ф10，利用接觸法，機(jī)油耦合分別對1#～9#試塊進(jìn)行了測試，并對試驗過程波形做了拍照記錄。實驗結(jié)果，成功檢測出了1#～8#的所有平底孔，僅9#試塊平底孔未被檢出。

原因分析：9#未被檢出可能與設(shè)備性能，及設(shè)備與探頭組合也有一定的關(guān)系。

四、結(jié)論

通過以上三種不同類型探頭，對不同平底孔試塊進(jìn)行測試的試驗結(jié)果可知，對于鍛件近表面小缺陷的檢測，當(dāng)采用同一探傷儀時，延遲快探頭的檢測效果最佳。且能發(fā)現(xiàn)距離近表面1.5毫米處的Ф1.2mm平底孔。達(dá)到了較滿意的檢測效果。但對Ф0.8mm /1.5mm未能檢出，后期仍需做進(jìn)一步的改進(jìn)。

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作者簡介：段曉輝（1987），男，漢族，陜西寶雞人，本科，助理工程師，研究方向：無損檢測。