鍛件缺陷的超聲波探傷與低倍檢驗分析

宮美花

摘 要：在鋼材質量檢驗中，低倍檢驗被列為按順序檢驗項目的第一位。但是低倍檢驗必須將鋼切開進行取樣、加工、酸浸等，不僅延長了生產周期，而且造成浪費較大。在實際探傷過程中，利用此對應關系預判缺陷類型，并用低倍檢驗進行驗證，得到了較好的預期效果。超聲波探傷與低倍檢驗的對應關系有利于鍛件缺陷的定性探傷，為鍛件超聲波探傷代替低倍檢驗理論的完善提供依據。

關鍵詞：鍛件；超聲波探傷；低倍檢驗

鋼錠是由精煉鋼水經過鑄造得到的，現代使用的鋼材產品，都是由鋼錠軋制或鍛造而成的，因此在鋼鐵產業飛速發展的今天，保證良好的鋼錠質量是鋼鐵企業追求的目標之一。鍛件超聲波檢測國家標準中規定，超聲波檢驗合格的鋼無需做酸蝕實驗，結果報告按” 低倍合格” 報出。該標準中，鍛件的超聲波探傷代替低倍檢驗是從缺陷定量的角度出發。如果能從定性角度，通過超聲波探傷波形預判缺陷，這對鍛件生產及質量控制意義重大。

一、慨述

鍛件常應用于承受重負載荷、沖擊振動以及復雜應力等類型零部件中。這些零件損壞或者是失效以后會引發嚴重后果，輕則影響到系統功能，重則可能會危及到工作人員的生命安全，遭受巨大的經濟損失。因此，對于以上行業來說，正確鍛件的缺陷在確保生產安全方面具有重要意義。為了實現目標，保證鍛件質量，我們需要正確識別鍛件超聲波探傷中的缺陷波，以此來指導鍛件的生產。超聲波探傷是一種檢查接焊縫內部缺陷的方法，具有靈敏度高、檢測速度快并且使用方便等優點，可以有效檢測出鍛件的質量問題。

二、探傷波形與低倍檢驗的關系

1、裂紋。單個裂紋低倍形貌對應的典型探傷波形，此波形稱為單峰（或稱單點），其定義為：從檢測面方向探測，單個尖脈沖，樹桿狀特征，反射波波峰清晰，尖銳有力，但稍一動探頭就消失。多個裂紋的探傷波形也可為多峰、連峰，將在后面介紹。如圖。

對應的典型探傷波此波形稱為層峰，其定義為：從檢測面方向探測，單個尖脈沖，樹桿狀特征，反射波波峰清晰，尖銳有力，但移動探頭，波形位置漸變或不變。

2、白點。在超聲波探傷中白點的回波具有兩個明顯的特征：其一，缺陷波形尖銳清晰，各缺陷波彼此獨立存在，波峰陡峭，波根狹窄；其二，對探頭移動十分敏感，當探頭稍微移動時缺陷波此起彼伏，交替變化，對應的典型探傷此波形稱為多峰（或稱林狀），其定義為：從檢測面方向探測，多個尖脈沖，樹林狀特征，反射波波峰清晰，尖銳有力，但稍一動探頭就消失。

3、疏松。疏松低倍形貌特征為：在酸蝕試樣上，出現在中心部位或分散的空隙和暗點，對應的典型探傷波這兩種波形分別稱為連峰、寶塔峰。連峰的定義為：從檢測面方向探測，多個尖脈沖，山峰狀特征，反射波波峰、波谷清晰，波峰尖銳有力，但稍一動探頭傷波切換，變化不快。寶塔峰的定義為：從檢測面方向探測，多個成串脈沖，寶塔狀特征，反射波波峰不斷地上升，至塔頂又不斷地下降，寶塔兩邊波峰近似對稱。對應的典型探傷波形稱為偏析峰，其定義為：從檢測面方向探測，非中心位置，環狀分布的特定尖脈沖或尖脈沖后隨漸減脈沖波出現，它對底波反射次數無明顯影響，隨著探傷靈敏度提高，底波次數明顯增加。

4、縮孔?？s孔低倍形貌特征為：在酸蝕試樣上呈不規則的集中空洞，對應的典型探傷此波形稱為縮孔峰，其定義為：從檢測面方向探測，傷波反射強烈，波底寬大，成束狀，在主傷波附近常伴有小傷波，對底波影響嚴重，常使底波消失，環狀各處傷波基本類似，縮孔常出現在冒口端或熱節處。

5、晶粒粗大。晶粒粗大嚴重時，對超聲波的吸收和散射影響較大，在檢測中將引起超聲能的強烈衰減，一般情況底波只有1-2次，提高靈敏度時，底波反射次數并無明顯增加，而降低探頭頻率，底波反射次數明顯增多。晶粒粗大低倍，對應的典型探傷此波形稱為降低草狀波，其定義為：從檢測面方向探測，呈降低草狀特征，反射波波峰清晰，傷波模糊不清晰，波與波之間難于分辨，移動探頭時傷波跳動迅速

6、顯微缺陷。鍛件內部存在顯微缺陷時，探傷時出現微弱缺陷回波，此波形稱為草狀波，其定義為：從檢測面方向探測，成草狀特征，反射波波峰清晰，傷波模糊不清晰，波與波之間難于分辨，移動探頭時傷波跳動迅速。

三、鍛件缺陷探傷案例

1、餅類鍛件探傷分析案例

（1）被測鍛件及其超聲波檢測。材料為1Crl3的餅形鍛件，實物及尺寸用數字式A型超聲波探傷儀在鍛件端面進行粗略掃查，判斷內部缺陷的大致位置，然后用探頭對缺陷集中區域進行檢測，缺陷特征波形缺陷波為尖銳單峰，無草狀回波，且缺陷回波幅值較高，對底波有明顯的吸收作用，底波基本消失，預測缺陷類型為較大的裂紋或大型孔洞類缺陷。

（2）低倍檢驗。根據探傷時標定的缺陷位置，采用線切割的方法在缺陷位置取樣進行低倍檢驗，結果通過低倍檢測可以看出在鍛件存在較大孔洞類裂紋缺陷。

（3）分析結果。根據缺陷A型超聲波檢測預判缺陷為較大的裂紋或大型孔洞類缺陷，后經低倍檢測的驗證，鍛件內部存在大的孔洞類裂紋缺陷。

2、筒形鍛件探傷分析案例

（1）被測鍛件及其超聲波檢測。材料為12Cr2Mol的筒形鍛件對其軸向、端面進行超聲波直探頭檢測，缺陷回波特征：多峰（林狀），有少量草狀波，信噪波大于10dB，多個回波幅度不高，波形穩定，從不同方位探測，回波幅度變化較大，預判鍛件存在大量的疏松及裂紋。

（2）低倍檢驗。在探傷存在缺陷回波的區域對工件進行取樣解剖，經低倍檢驗，宏觀形貌見圖28，存在疏松及裂紋缺陷，疏松等級2.5級，多條裂紋，長度為2mm～4mm。

（3）分析結果。根據缺陷A型超聲波檢測和低倍檢測的驗證，鍛件內部存在大量疏松及裂紋。

結論

（1）按缺陷波形貌，可將鍛件缺陷探傷波形進行分類：單峰、多峰、連峰、寶塔峰、偏析峰、縮孔峰、層峰、降低草狀波、草狀波以及它們的組合波形。

（2）鍛件缺陷低倍檢驗圖與探傷波形存在對應關系對應降低草狀波；顯微缺陷對應草狀波。利用此對應關系，有助于鍛件缺陷的超聲波定性探傷，為超聲波探傷代替低倍檢驗理論的完善提供依據。

參考文獻

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