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  • 超声检测十大常见缺陷定性宝典
  • 来源:材料与测试      编辑:      时间:2016-06-27
  • 目前应用最广泛的是A扫描显示型超声脉冲反射式检测仪。经过长期的超声检测实践,许多超声检测人员对其大量接触的材料、产品及制造工艺有充分的了解,并通过大量的解剖分析验证,积累了丰富的经验,在检测时能通过A扫描显示型超声脉冲反射式探伤仪,根据示波屏上出现缺陷回波时的波形形状,例如视频显示或射频显示,起波速度,回波前沿的陡峭程度及回波后沿下降的速度(下降斜率),波尖形状,回波占宽以及移动探头时缺陷回波的变化情况(波幅、位置、数量、形状、动态包络等),还可以根据观察多次底波的次数,底波高度损失情况,再根据缺陷在被检件中的位置,分布情况,缺陷的当量大小(与反射率有关),延伸情况,结合具体产品、材料的特点和制造工艺作出综合判断,评估出缺陷的种类和性质。有时还可以通过改变发射超声波脉冲的频率、改变声束直径大小(采取聚焦或采用不同直径的探头等)来观察缺陷的回波变化特征,从而识别是材料中的冶金缺陷还是组织反射。

    在这方面已经有不少经验总结和资料报道,例如判断钢锻件中的白点、夹杂物、残余缩孔、粗晶、中心疏松、方框形偏析,以及焊缝中的气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等等。  必须指出,这种判断方法在很大程度上依赖超声检测人员的经验、技术水平和对特定产品、材料及制造工艺的充分了解,其局限性是很大的,难以推广成为通用的评定方法。此外,作为A扫描显示的缺陷回波所显示的缺陷信息也极其有限,主要显示的是波幅大小、位置和回波包络形状,而缺陷对超声响应的相位、频谱等重要信息则无法显示出来,但是后两者与缺陷性质和种类有着密切关系,这也正是目前广大超声检测人员致力研究探索的问题。 


        超声波无损检测的缺陷定性问题指的是对缺陷进行定量、定位以及确定缺陷的种类。虽然许许多多的无损检测前辈们经过不断的努力,总结出了许多有价值的经验,并做了大量的解剖试验来验证,但是在实际检测中超声检测的定性仍然存在相当大的困难。这主要是由于缺陷对超声波的反射取决于缺陷的取向、形状、相对声波传播方向的长度和厚度、缺陷表面粗糙度、缺陷内含物以及缺陷的种类和性质等等。在超声检测时所获取的声波信号是一种综合响应。目前常用的超声检测技术还很难将上述各因素从反射声波信号中分离识别出来,这就给定性带来了一定的困难。


        在实际检测过程中,由于难以判断缺陷性质或者准确对缺陷定位,往往会使一些工件的缺陷漏检或者在后续加工过程中可以被修复甚至消除缺陷的产品被拒收,造成不必要的浪费,同时也可能忽视了一些含有危险性缺陷(如裂纹类缺陷)的产品,对产品的安全使用造成潜在威胁,以及可能使顾客向生产单位发生索赔,造成不必要的麻烦。

     

        超声检测技术对缺陷定性评定主要是依据波形信号的起波速度,回波前沿的陡峭程度及回波后沿下降的速度(下降斜率),波尖形状,回波占宽以及移动探头时缺陷回波的变化情况(波幅、位置、数量、形状等),还可以根据观察多次底波的次数、底波高度损失情况,再根据缺陷在被检件中的位置、分布情况、缺陷的当量大小(与反射率有关)、延伸情况,结合具体产品、材料的特点和制造工艺作出综合判断,评估出缺陷的种类和性质。有时还可以通过改变发射超声波脉冲的频率、改变声束直径大小(采取聚焦或采用不同直径的探头等)来观察缺陷的回波变化特征,从而识别是材料中的缺陷还是组织反射。

     

        例如判断钢锻件中的白点、夹杂物、残余缩孔、粗晶、中心疏松、方框形偏析,以及焊缝中的气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等缺陷,在很大程度上依赖超声检测人员的经验、技术水平和对特定产品、材料及制造工艺的了解程度,其局限性是很大的。

     

        下给出十大常见缺陷的回波特征:

     

        (1)钢锻件中的粗晶与疏松--多以杂波、丛状波形式或底波高度损失增大、底波反射次数减少等形式出现。

     

        (2)棒材的中心裂纹--在沿圆周面作360°径向纵波扫查时,由于裂纹的辐射方向性,其反射波幅有高低变化并有不同程度的游动,在沿轴向扫查时,反射波幅度和位置变化不大并显示有一定的延伸长度。

     

        (3)锻件中的裂纹--由于裂纹型缺陷内含物中多有气体存在,与基体材料声阻抗差异较大,超声反射率高,缺陷有一定延伸长度,起波速度快,回波前沿陡峭,波峰尖锐,回波后沿斜率很大,当探头越过裂纹延伸方向移动时,起波迅速,消失也迅速。

     

        (4)钢锻件中的白点--波峰尖锐清晰,常为多头状,反射强烈,起波速度快,回波前沿陡峭,回波后沿斜率很大,在移动探头时回波位置变化迅速,此起彼伏,多处于被检件例如钢棒材的中心到1/2半径范围内,或者钢锻件厚度最大截面的1/4~3/4中层位置,有成批出现的特点(与炉批号和热加工批有关)。当白点数量多、面积大或密集分布时,还会导致底波高度显著降低甚至消失。

     

        (5)锻件中的非金属夹杂物--多为单个反射信号,起波较慢,回波前沿不太陡峭,波峰较圆钝,回波后沿斜率不太大并且回波占宽较大。

     

        (6)钛合金锻件中的高密度夹杂物(例如钨、钼)--多为单个反射信号,回波占宽不太大,但较裂纹类要大些,回波前沿较陡峭,后沿斜率较大,当改变探测频率和声束直径时,其反射当量大小变化不大(如为大晶粒或其他组织反射在这种情况下回波高度将有显著变化)。

     

        (7)铸件或焊缝中的气孔--起波快但波幅较低,有点状缺陷的特征。

     

        (8)焊缝中的未焊透--多为根部未焊透(如V型坡口单面焊时钝边未熔合)或中间未焊透(如X型坡口双面焊时钝边未熔合),一般延伸状况较直,回波规则单一,反射强,从焊缝两侧探伤都容易发现。

     

        (9)铸件或焊缝中的夹渣--反射波较紊乱,位置无规律,移动探头时回波有变化,但波形变化相对较迟缓,反射率较低,起波速度较慢且后沿斜率不太大,回波占宽较大。

     

        (10)铸钢件中的裂纹——波形有两个主要的特点:有包络线,波形比较独立;从两个方向划动探头都可以发现缺陷波。夹渣类缺陷波形不是很独立,但是从四个方向都能检查缺陷波。    

     

        一般在可能的情况下,为了进一步确认缺陷性质,还应采用其他无损检测手段,例如X射线照相(检查内部缺陷)、磁粉和渗透检验(检查表面缺陷)来辅助判断。

    来源:材料与测试

    作者:银河之望