吴旭景　侯爽

摘要：给水管（锻件材质：13MnNiMo54、规格：Φ299×70），原材料锻件必须进行超声波检测，除了用直探头检测外，为了发现轴向缺陷，还要用纵波斜探头进行环向检测。

关键词：锻件；环向检测；纵波斜探头；给水管

1 标准规定

GB/T5777-1996标准中规定：本标准适用于外径等于或大于6mm，壁厚与外径之比不大于0.2的钢管。壁厚与外径之比大于0.2的钢管的检验，集中给水管为中299×70，比值大于0.2，必须按附录A的要求进行检验。当管子的壁厚与外径之比大于0.2而小于0.25时，按表中规定的深度刻入工槽，T/Q=0.223～0.235范围内，其人工槽的内外壁槽深为2.2mm。

2 利用横波检测

得到：α_L=26.71°，由于入射角α=27.6°～57.7°之间，才能在钢中产生纯横波，故不能在钢中产生纯横波，能产生折射纵波和折射横波两种波型，故不能用横波进行检测。

3 给水管锻件原材料的纵波周向检测

主声束与内径相切时如图2所示：

Sinα_L/Sin 32.13°=2730/5900

故α_L=14.25°，而在实际工作中，考虑到折射纵波经过内壁要反射到外壁的情况，所以用α_L=12°的纵波斜探头对锻件进行周向检测。

在钢中，有两种折射波型产生：

Sin12°/sinβ_L=2730/5900 β_L=26.7°（纵波折射角）

Sin12°/sinβ_S=2730/3230 β_S=14.24°（横波折射角）

由于α_L=12°纵波入射到钢中后，在钢中产生了折射纵波和折射横波两种波类，通过声程计算可以得出：

纵波一次波的声程为93m，一次波声程在钢中传播时所需时间为：

t_L=2S_L/V_L=3.153×10^-5秒

横波一次波的声程为75mm，一次波声程在钢中传播时所需的时间为：

t_S=2S_S/V_S=4.644×10^-5秒

纵波和横波所需时间的比例关系为：

4.644/3.153=1.473（倍）

如果以纵波声程进行1：2声程定位的调节，则纵波一次声程的反射波在荧光屏上的位置是4.65（格），二次波的位置是9.3（格），那么横波的一次波声程位于荧光屏上的位置是5.524（格），而横波的二次声程的反射波在荧光屏上的位置是11.05（格），横波的二次反射声程的位置已超出荧光屏上显示的声程范围，不能在仪器荧光屏上显示出来。根据超声波的传播理论可知，由于探头承担发射和接收超声波的双重功能，其声压的反射和透过效率用超声波的往复透过率来衡量更具有实际意义。

当α_L=27.6°～57.7°时，在第二介质钢中只能有纯横波存在，无折射纵波。折射横波的往复透过率最高不超过30%。当α_L=12°时，折射纵波的往复透过率为：T_L≈21.5%，而此时折射横波的往复透过率为：T_L≈3.5%。当用折射纵波一次声程反射波高调整到满幅的90%时。折射横波一次声程的反射波高约为14.6%波高。

4 试块的制作

给水管是锻件，根据NH/T47013.3-2015标准中锻件部分的检测要求，此锻件不适用于此标准（周向检测时，内外径之比不能大于80%），因此，只能借用GB/T5777-1996标准中附录A的要求进行检测。

按照CoB/T5777-1996标准中关于试块的要求：利用0299×70锻件制作半圆试块，在Φ299×70半圆试块上加工成内外壁均为60。的三角槽，其槽深度为2.2mm，长度为40mm，如图3所示。

将α=12°（钢中β_S=14.24°、β_L=26.7°）的纵波斜探头的工作面磨成锻件Φ299×70外圆一致的曲面，有直射波对准内壁槽方向，使纵波的一次反射波高调整到满屏的90%，并且应调到4.65（格）的位置上并在荧光屏上做好标记，用此灵敏度，使纵波的二次声程反射调整到9.3（格）的位置上，并标记。此时，声程的1：2的关系调整好，并圆滑地连接各点，使之形成60°三角槽（t=2.2mm）的DAC曲线，以此灵敏度提高6dB作为探伤灵敏度补偿。

5 检验探头选择

（1）用2.5PΦ14直探头根据NB/T47013.3-2015关于钢锻件的超声波检测标准进行检测；（2）用2.5P13×13 K1、K2斜探头对产品进行周向的超声波检测；（3）用2.5P13×1312°的纵波斜探头进行周向检测。

6 结论

（1）对于内外径之比小于80%的筒形锻件采用纵波斜探头周向检测，原理是可靠的；（2）经过探伤实例说明整个操作方法具有可靠性；（3）用规定的试块检测，其质量能满足要求，是有保证的。