超導鈮板材的水浸探傷檢測方法研究

肖 晶，任 曉，李興鈺，張九海，宋 鑫

（寧夏東方鉭業股份有限公司，寧夏 石嘴山 753000）

目前探傷的主要方法為直接接觸探傷法和水浸探傷法，直接接觸脈沖式探傷方法在探傷過程中表面涂有一層耦合劑，作為傳聲介質，后續需要對表面進行清潔，增加勞動強度外，同時對探頭的磨損較大，增加探頭的損耗。同時檢測后無有效的圖像記錄[1]和對缺陷的直觀顯示。此外利用傳統的便攜式探傷檢測儀檢測時，因探頭存在盲區，無法對δ10mm以下板材內部進行缺陷檢測。目前，利用水浸探傷儀可以對δ3mm～8mm超導鈮大規格薄板進行檢測，在內部檢測滿足客戶要求的同時，也減小了盲區檢測范圍。但用同樣的檢測方式、同樣參數對δ50mm及以上厚度工件進行檢測，底波信號及噪聲情況發生異常。若以全聲程探測方法調節靈敏度，雜波水平較高，雜波的信號強度大于標準所規定的平底孔當量回波的強度，此時，當量平底孔反射信號強度在雜波中無法實施探傷，無法準確檢測板材內部埋深不同的缺陷，筆者通過制作標準試塊、采用TCG曲線補償水浸探傷的方法，能檢測出50mm超導鈮板平底孔缺陷位置、形狀類型，解決了探傷不能定性定量的技術問題。

1 試驗

1.1 試驗材料

試驗材料（200*100*50mm）超導鈮熱軋板材標準試塊，其粗糙度控制在（Ra≦6.4m）標準范圍內。

1.2 試驗方法

1.2.1 制作標準樣塊

選取尺寸為200*100*50mm超導鈮板材制作檢測用標準試塊。按照客戶3級標準要求，繪制標樣制作圖，如圖1所示。利用Φ2鉆頭制作間距為5mm，埋深分別在5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm，Φ2人 工平底孔，制作埋深5mm、寬2mm，埋深23mm、寬2mm人為輕微破壞凹槽標樣，如圖2所示。按照《無損檢測通用規則》、《銅及銅合金、鈦及鈦合金標準規則》試塊平底孔（尺寸誤差不大于±0.05）在允許公差范圍為，將超導鈮熱軋板材標準試塊放入去除氯氣的耦合劑（自來水）中。根據試塊厚度選用5MHZ晶片尺寸5mm聚焦3英寸合適探頭，計算材料聲速、水距，調節檢測參數并對試塊進行檢測。

圖1 標樣制作圖

圖2 人工平底孔、人為輕微破壞凹槽標

1.2.2 探傷對比試驗

利用SIUI-2020普通探傷儀與ACIS-03-00水浸探傷儀做對比，結果證明：采用型號SIUI-2020普通探傷儀探傷，檢測順序由深到淺，由于埋深5mm、45mmΦ2人工平底孔在近表盲區范圍內，故不能準確檢測出缺陷位置，便攜式手動探傷檢測方法無法滿足要求。

采用型號ACIS-03-00水浸探傷儀試驗過程中，通過調整探頭與被檢測物體的水層厚度H，使的被探物體的低波位于二次界面反射波前缺陷波可在一次界面波與低波中產生，通過添加TCG曲線補償方法，均能準確檢測出δ50mm厚板材標樣中埋深在 5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mmΦ2人工平底孔缺陷位置（圖3），缺陷反射波幅達到80%。且檢測出不存在當量Ф1.2，長度大于25信號，滿足《EN4050-4標準》中Class3要求。

圖3 50mm厚超導鈮板材水浸檢測平底孔ABC掃

圖4 添加TCG曲線前后底波信號及噪聲對比

檢測平底孔反射波幅、具體位置如圖3所示。相對于普通探傷缺陷波、缺陷位置、缺陷類型顯示較為清晰。合理選擇了探傷工藝參數,確定了最佳檢測方法,針對水浸聚焦探頭制作了TCG曲線，減少了雜波波幅偏高對檢測結果的影響[2]，同時提高了檢測信噪比（圖4a.圖4b.添加TCG曲線前后底波信號及噪聲對比圖），通過以上的實驗得出：不同檢測區域（工件厚度）的靈敏度差別很大，采用提高增益造成信噪比下降，影響探傷效果[2]，使用TCG曲線可以解決此問題，最終檢測驗證所有平底孔反射波幅均達到80%。用同樣添加曲線補償的方法，也可檢測出人為破壞凹槽埋深5mm、寬2mm，埋深23mm、寬2mm人為破壞凹槽位置，且缺陷反射波幅達到80%。

2 結論

通過針對δ50mm及以上厚度板材的內部缺陷檢測方法研究，可得出以下結論。制作200*100*50mm超導鈮板材檢測用人工平底孔、人為輕微破壞凹槽的標準試塊。在檢測過程中，使用添加TCG曲線補償方法，均能準確檢測出δ50mm厚板材標樣中埋深 在5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mmΦ2人工平底孔缺陷位置，缺陷反射波幅達到80%。且檢測出不存在當量Ф1.2，長度大于25信號，滿足《EN4050-4標準》中Class3要求。同時，檢測出人為破壞凹槽埋深5mm、寬2mm，埋深23mm、寬2mm人為破壞凹槽位置，且缺陷反射波幅達到80%，用此方法檢測超導厚鈮板材產品，均符合檢測要求。