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锻件缺陷的超声波探伤与低倍检验分析

2019-09-10宫美花

E动时尚·科学工程技术 2019年7期

宫美花

摘 要:在钢材质量检验中,低倍检验被列为按顺序检验项目的第一位。但是低倍检验必须将钢切开进行取样、加工、酸浸等,不仅延长了生产周期,而且造成浪费较大。在实际探伤过程中,利用此对应关系预判缺陷类型,并用低倍检验进行验证,得到了较好的预期效果。超声波探伤与低倍检验的对应关系有利于锻件缺陷的定性探伤,为锻件超声波探伤代替低倍检验理论的完善提供依据。

关键词:锻件;超声波探伤;低倍检验

钢锭是由精炼钢水经过铸造得到的,现代使用的钢材产品,都是由钢锭轧制或锻造而成的,因此在钢铁产业飞速发展的今天,保证良好的钢锭质量是钢铁企业追求的目标之一。锻件超声波检测国家标准中规定,超声波检验合格的钢无需做酸蚀实验,结果报告按” 低倍合格” 报出。该标准中,锻件的超声波探伤代替低倍检验是从缺陷定量的角度出发。如果能从定性角度,通过超声波探伤波形预判缺陷,这对锻件生产及质量控制意义重大。

一、慨述

锻件常应用于承受重负载荷、冲击振动以及复杂应力等类型零部件中。这些零件损坏或者是失效以后会引发严重后果,轻则影响到系统功能,重则可能会危及到工作人员的生命安全,遭受巨大的经济损失。因此,对于以上行业来说,正确锻件的缺陷在确保生产安全方面具有重要意义。为了实现目标,保证锻件质量,我们需要正确识别锻件超声波探伤中的缺陷波,以此来指导锻件的生产。超声波探伤是一种检查接焊缝内部缺陷的方法,具有灵敏度高、检测速度快并且使用方便等优点,可以有效检测出锻件的质量问题。

二、探伤波形与低倍检验的关系

1、裂纹。单个裂纹低倍形貌对应的典型探伤波形,此波形称为单峰(或称单点),其定义为:从检测面方向探测,单个尖脉冲,树杆状特征,反射波波峰清晰,尖锐有力,但稍一动探头就消失。多个裂纹的探伤波形也可为多峰、连峰,将在后面介绍。如图。

对应的典型探伤波此波形称为层峰,其定义为:从检测面方向探测,单个尖脉冲,树杆状特征,反射波波峰清晰,尖锐有力,但移动探头,波形位置渐变或不变。

2、白点。在超声波探伤中白点的回波具有两个明显的特征:其一,缺陷波形尖锐清晰,各缺陷波彼此独立存在,波峰陡峭,波根狭窄;其二,对探头移动十分敏感,当探头稍微移动时缺陷波此起彼伏,交替变化,对应的典型探伤此波形称为多峰(或称林状),其定义为:从检测面方向探测,多个尖脉冲,树林状特征,反射波波峰清晰,尖锐有力,但稍一动探头就消失。

3、疏松。疏松低倍形貌特征为:在酸蚀试样上,出现在中心部位或分散的空隙和暗点,对应的典型探伤波这两种波形分别称为连峰、宝塔峰。连峰的定义为:从检测面方向探测,多个尖脉冲,山峰状特征,反射波波峰、波谷清晰,波峰尖锐有力,但稍一动探头伤波切换,变化不快。宝塔峰的定义为:从检测面方向探测,多个成串脉冲,宝塔状特征,反射波波峰不断地上升,至塔顶又不断地下降,宝塔两边波峰近似对称。对应的典型探伤波形称为偏析峰,其定义为:从检测面方向探测,非中心位置,环状分布的特定尖脉冲或尖脉冲后随渐减脉冲波出现,它对底波反射次数无明显影响,随着探伤灵敏度提高,底波次数明显增加。

4、缩孔。缩孔低倍形貌特征为:在酸蚀试样上呈不规则的集中空洞,对应的典型探伤此波形称为缩孔峰,其定义为:从检测面方向探测,伤波反射强烈,波底宽大,成束状,在主伤波附近常伴有小伤波,对底波影响严重,常使底波消失,环状各处伤波基本类似,缩孔常出现在冒口端或热节处。

5、晶粒粗大。晶粒粗大严重时,对超声波的吸收和散射影响较大,在检测中将引起超声能的强烈衰减,一般情况底波只有1-2次,提高灵敏度时,底波反射次数并无明显增加,而降低探头频率,底波反射次数明显增多。晶粒粗大低倍,对应的典型探伤此波形称为降低草状波,其定义为:从检测面方向探测,呈降低草状特征,反射波波峰清晰,伤波模糊不清晰,波与波之间难于分辨,移动探头时伤波跳动迅速

6、显微缺陷。锻件内部存在显微缺陷时,探伤时出现微弱缺陷回波,此波形称为草状波,其定义为:从检测面方向探测,成草状特征,反射波波峰清晰,伤波模糊不清晰,波与波之间难于分辨,移动探头时伤波跳动迅速。

三、锻件缺陷探伤案例

1、饼类锻件探伤分析案例

(1)被测锻件及其超声波检测。材料为1Crl3的饼形锻件,实物及尺寸用数字式A型超声波探伤仪在锻件端面进行粗略扫查,判断内部缺陷的大致位置,然后用探头对缺陷集中区域进行检测,缺陷特征波形缺陷波为尖锐单峰,无草状回波,且缺陷回波幅值较高,对底波有明显的吸收作用,底波基本消失,预测缺陷类型为较大的裂纹或大型孔洞类缺陷。

(2)低倍检验。根据探伤时标定的缺陷位置,采用线切割的方法在缺陷位置取样进行低倍检验,结果通过低倍检测可以看出在锻件存在较大孔洞类裂纹缺陷。

(3)分析結果。根据缺陷A型超声波检测预判缺陷为较大的裂纹或大型孔洞类缺陷,后经低倍检测的验证,锻件内部存在大的孔洞类裂纹缺陷。

2、筒形锻件探伤分析案例

(1)被测锻件及其超声波检测。材料为12Cr2Mol的筒形锻件对其轴向、端面进行超声波直探头检测,缺陷回波特征:多峰(林状),有少量草状波,信噪波大于10dB,多个回波幅度不高,波形稳定,从不同方位探测,回波幅度变化较大,预判锻件存在大量的疏松及裂纹。

(2)低倍检验。在探伤存在缺陷回波的区域对工件进行取样解剖,经低倍检验,宏观形貌见图28,存在疏松及裂纹缺陷,疏松等级2.5级,多条裂纹,长度为2mm~4mm。

(3)分析结果。根据缺陷A型超声波检测和低倍检测的验证,锻件内部存在大量疏松及裂纹。

结论

(1)按缺陷波形貌,可将锻件缺陷探伤波形进行分类:单峰、多峰、连峰、宝塔峰、偏析峰、缩孔峰、层峰、降低草状波、草状波以及它们的组合波形。

(2)锻件缺陷低倍检验图与探伤波形存在对应关系对应降低草状波;显微缺陷对应草状波。利用此对应关系,有助于锻件缺陷的超声波定性探伤,为超声波探伤代替低倍检验理论的完善提供依据。

参考文献

[1]刘佑厚.大型铸锻件行业协会,大型铸锻件缺陷分析图谱[M].北京:机械工业出版社出版,2015.

[2]郑辉,林树青.冶金部钢铁研究院炼钢室[M].电渣重熔知识[M]. 北京:冶金工业出版社,2015.

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