鍛件與鑄件超聲波探傷應(yīng)用技巧

鍛件和鑄件是各種機(jī)械設(shè)備及鍋爐壓力容器的重要毛坯件。

一.鑄件超聲波探傷

由于鑄件晶粒粗大、透聲性差，信噪比低，所以探傷困難大，它是利用具有高頻聲能的聲束在鑄件內(nèi)部的傳播中,碰到內(nèi)部表面或缺陷時(shí)產(chǎn)生反射而發(fā)現(xiàn)缺陷。反射聲能的大小是內(nèi)表面或缺陷的指向性和性質(zhì)以及這種反射體的聲阻抗的函數(shù),因此可以應(yīng)用各種缺陷或內(nèi)表面反射的聲能來檢測缺陷的存在位置、壁厚或者表面下缺陷的深度。超聲檢測作為一種應(yīng)用比較廣泛的無損檢測手段,其主要優(yōu)勢表現(xiàn)在:檢測靈敏度高,可以探測細(xì)小的裂紋;具有大的穿透能力,可以探測厚截面鑄件。其主要局限性在于:對(duì)于輪廓尺寸復(fù)雜和指向性不好的斷開性缺陷的反射波形解釋困難;對(duì)于不合意的內(nèi)部結(jié)構(gòu),例如晶粒大小、組織結(jié)構(gòu)、多孔性、夾雜含量或細(xì)小的分散析出物等,同樣妨礙波形解釋;另外,檢測時(shí)需要參考標(biāo)準(zhǔn)試塊。。

二.鍛件超聲波探傷

（一）鍛件加工及常見缺陷

鍛件是由熱態(tài)鋼錠經(jīng)鍛壓變形而成。鍛壓過程包括加熱、形變和冷卻。鍛件缺陷可分為鑄造缺陷、鍛造缺陷和熱處理缺陷。鑄造缺陷主要有：縮孔殘余、疏松、夾雜、裂紋等。鍛造缺陷主要有：折疊、白點(diǎn)、裂紋等。熱處理缺陷主要是裂紋。

縮孔殘余是鑄錠中的縮孔在鍛造時(shí)切頭量不足殘留下來的，多見于鍛件的端部。
疏松是鋼錠在凝固收縮時(shí)形成的不致密和孔穴，鍛造時(shí)因鍛造比不足而未全溶合，主要存在于鋼錠中心及頭部。
夾雜有內(nèi)在夾雜、外來非金屬夾雜和金屬夾雜。內(nèi)在夾雜主要集中于鋼錠中心及頭部。

裂紋有鑄造裂紋、鍛造裂紋和熱處理裂紋等。奧氏體鋼軸心晶間裂紋就是鑄造引起的裂紋。鍛造和熱處理不當(dāng)，會(huì)在鍛件表面或心部形成裂紋。

白點(diǎn)是鍛件含氫量較高，鍛后冷卻過快，鋼中溶解的氫來不及逸出，造成應(yīng)力過大引起的開裂。白點(diǎn)主要集中于鍛件大截面中心。白點(diǎn)在鋼中總是成群出現(xiàn)。

（二）探傷方法概述

按探傷時(shí)間分類，鍛件探傷可分為原材料探傷和制造過程中的探傷，產(chǎn)品檢驗(yàn)及在役檢驗(yàn)。
原材料探傷和制造過程中探傷的目的是及早發(fā)現(xiàn)缺陷，以便及時(shí)采取措施避免缺陷發(fā)展擴(kuò)大造成報(bào)廢。產(chǎn)品檢驗(yàn)的目的是保證產(chǎn)品質(zhì)量。在役檢驗(yàn)的目的是監(jiān)督運(yùn)行后可能產(chǎn)生或發(fā)展的缺陷，主要是疲勞裂紋。

1．軸類鍛件的探傷
軸類鍛件的鍛造工藝主要是以拔長為主，因而大部分缺陷的取向與軸線平行，此類缺陷的探測以縱波直探頭從徑向探測效果佳?？紤]到缺陷會(huì)有其它的分布及取向，因此軸類鍛件探傷，還應(yīng)輔以直探頭軸向探測和斜探頭周向探測及軸向探測。

2．餅類、碗類鍛件的探傷

餅類和碗類鍛件的鍛造工藝主要以鐓粗為主，缺陷的分布主要平行于端面，所以用直探頭在端面探測是檢出缺陷的佳方法。

3．筒類鍛件的探傷

筒類鍛件的鍛造工藝是先鐓粗，后沖孔，再滾壓。因此，缺陷的取向比軸類鍛件和餅類鍛件中的缺陷的取向復(fù)雜。但由于鑄錠中質(zhì)量差的中心部分已被沖孔時(shí)去除，因而筒類鍛件的質(zhì)量一般較好。其缺陷的主要取向仍與筒體外圓表面平行，所以筒類鍛件的探傷仍以直探頭外圓面探測為主，但對(duì)于壁較厚的筒類鍛件，須加用斜探頭探測。

（三）探測條件的選擇

1．探頭的選擇
鍛件超聲波探傷時(shí)，主要使用縱波直探頭，晶片尺寸為Φ14～Φ28mm，常用Φ20mm。對(duì)于較小的鍛件，考慮近場區(qū)和耦合損耗原因，一般采用小晶片探頭。有時(shí)為了探測與探測面成一定傾角的缺陷，也可采用一定K值的斜探頭進(jìn)行探測。對(duì)于近距離缺陷，由于直探頭的盲區(qū)和近場區(qū)的影響，常采用雙晶直探頭探測。
鍛件的晶粒一般比較細(xì)小，因此可選用較高的探傷頻率，常用2.5～5.0MHz。對(duì)于少數(shù)材質(zhì)晶粒粗大衰減嚴(yán)重的鍛件，為了避免出現(xiàn)“林狀回波”，提高信噪比，應(yīng)選用較低的頻率，一般為1.0～2.5MHz。