引用 铸钢件超声波探伤检测标准

引用铸钢件超声波探伤检测标准
本文引用自一次记忆《铸钢件超声波探伤检测标准》
引用
一次记忆的铸钢件超声波探伤检测标准
中标与美标之差异
深圳市建设工程质量检测中心——弓明
学习运用两国标准让我们来共同分析一下，两种国情体系下的标准，在超声波探伤检测铸钢件时对铸钢件内部质量要求的差异吧。

铸钢件检测标准
1、《铸钢件超声探伤及质量评定方法》GB7233-87（中国标准文中简称中标）
2、《碳钢、低合金钢和马氏体不锈钢铸件超声波检验标准》ASTM-609/609M：1991（美国标准文中简称美标）
关于适用范围
中标规定：本标准规定了厚度等于或者大于30㎜的碳钢和低合金钢铸件的超声波探伤方法；以及根据超声探伤的结果对铸件进行质量评级的方法。

所用的超声探伤方法仅限于A型显示脉冲反射法。

美标规定：1.1本方法包括了用脉冲反射纵波法，对经热处理的碳钢、低合金钢和马氏体不锈钢铸件进行超声波检验的标准和工艺。

4.2.2 双晶探头探测等于或小于1英寸（25mm）的截面，推荐使用5MHz，晶片尺寸为1/2英寸×1英寸（13mm×25mm）夹角为12°的探头。

中标当时制定的时候是把厚度小于30㎜铸钢件排除在本标准以外的。

而美标则明确了等于或小于25㎜的铸钢件的具体检测方法。

分析两国当时的铸造水平及探伤手段不难看出，中国当时的铸造件还停留在“傻大笨粗”，检测设备也是比较低端的，当时国内有能力生产双晶探头的厂家少，探伤人员可选择的探头有局限性，而且探伤人员很少接触到薄壁探伤，自然双晶探头很少使用甚至没用过。

这和我国当时的国情密切相关，而现在我国铸造水平提高很快，此标准“本标准规定了厚度等于或者大于30㎜的碳钢和低合金钢铸件的超声波探伤方法”的开头对不少从事这个行业的工作人员造成不小的误导。

很容易让人误认为厚度小于30㎜的铸钢件是不适合超声探伤检测的。

其实不然，时代在变，不应用老方法去看待新事物。

关于定量和定性
美标在超声探伤检测上是只定量不定性的。

全文只是要求探伤人员在“缺陷总数、位置、波幅和面积”上以数据的形式做出数据上的判断，可操作性强。

而中标则发扬了中国人求真的精神，把缺陷性质细分成为“裂纹、冷隔、未融合、气孔、缩松、缩孔、夹砂、夹渣等”。

要求探伤人员对缺陷的类型、尺寸、位置给出具体数据，尺寸、位置尚能准确给出，但说道类型，虽然中标只需要探伤人员将缺陷类型分为“平面型缺陷”和“非平面型缺陷”即可，但能准确不差的分辨，却非一日之功。

定量又要定性使探伤标准因人而异，出现大同小异，尺度不一，造成了目前探伤人员许多的有争议的，不规范的错误操作。

中标的可操作性欠佳。

关于缺陷类型的划分
中标规定：1.1平面型缺陷（Planar discontinuity）：用本标准规定的方法检测一个缺陷，如果只能测出它的两维尺寸，则称为平面型缺陷。

属于这种类型的缺陷有裂纹、冷隔、未融合等。

1.2非平面型缺陷（Non- planar discontinuity）：用本标准规定的方法检测一个缺陷，如果能够测出它的三维尺寸，则称为非平面型缺陷。

属于这种类型的缺陷有气孔、缩松、夹砂、夹渣等。

凡出现下列任何一种显示情况的位置，都要做上标记：
a.缺陷回波幅度等于或者大于距离波幅曲线的位置；
b．底面回波幅度降低12dB或者12dB以上的位置；
c．不论缺陷回波幅度的大小，凡出现线状和片状特征缺陷显示的位置。

4.4.1平面型缺陷尺寸的测定
对于具有线状和片状特征的缺陷显示，用6dB法画出缺陷的范围。

按几何原理，确定缺陷的位置、大小和缺陷在铸钢件厚度方向的尺寸，按中标表2的规定，计算缺陷的面积。

中标表2
4.2.2非平面型缺陷尺寸的测定
4.2.2.1缺陷回波幅度等于或者大于距离波幅曲线者，用6dB法在探伤面上画出缺陷的范围。

按中标表3的规定，计算缺陷的面积。

中标表3
当使用纵波检测时，缺陷近探伤面一侧的边界和深度，由缺陷回波脉冲前沿的波幅上升到比距离波幅曲线底6dB的位置来确定。

当使用横波斜探头检测时，缺陷的边界，有缺陷回波脉冲前沿幅度上升到比同时显示的最大缺陷回波幅度低6dB的位置来确定。

缺陷在铸钢件厚度方向的尺寸，由不同方向检测所确定的缺陷上部和下部边界而得到。

由于铸钢件几何形状的限制，不能从不同方向检测的缺陷，必须在探伤报告中说明。

美标规定：10.2 验收的质量等级应由需方和供方根据下列准则的一条或几条加以确定：
10.2.1 不允许存在等于或大于DAC曲线且其面积超过美标表2中所用质量等级所规定面积的缺陷。

10.2.2 不允许存在由缺陷引起的底波降低量等于或大于75%，且其面积以超过表2中所
用质量等级所规定面积的缺陷。

10.2.3 产生波高等于或大于DAC曲线的连续缺陷回波，且其尺寸超过所用质量等级规定
的最大长度的缺陷，应予拒收。

10.2.4 买卖双方商定的其他验收准则。

10.3 可采用其他方法来确定根据超声波检验作出的拒收结论的正确性。

美标表2
18.2 线性缺陷——线性缺陷定义为长度等于或大于其宽度三倍的缺陷。

象裂缝或条渣类的缺陷即使幅度为0.5英寸（13mm）的也应去除。

18.3 非线性缺陷：
18.3.1 单个缺陷——单个缺陷不得超过美标表3所列的需方订单规定的质量等级。

单个缺陷定义为，一个缺陷与相邻缺陷之间的距离，大于相邻两缺陷中较大缺陷的最大尺寸的缺陷。

美标表3
18.3.2 密集缺陷——密集缺陷应定义为在边长为1英寸（25mm）立方体中有两个或两个以上的缺陷。

密集缺陷不得超过美标表4中需方订单规定的质量等级。

缺陷之间的距离小于密集缺陷中最大缺陷的最小尺寸时，则此密集区应予去除并焊补。

美标表4
18.3.3 两个密集缺陷区之间的距离，必须大于其中任一个密集缺陷区最大缺陷的最小尺寸。

否则，含有最大单个缺陷的密集缺陷区应予去除。

18.3.4 所有缺陷，既不管探头在铸件表面上移动所画出的面积，也不管所要求的质量等级，均不得贯穿铸件壁厚的1/3T，T为缺陷处的铸件壁厚。

比较两个标准，貌似中标比美标高了一个级别，当美国人还在盯着铸钢件中的缺陷分析他们是线和面的关系时，我们已经开始分析铸钢件中缺陷的面和体的关系啦！要不说中国人聪明，空间思维好，而且还不厌其烦的用各种探头从各个方向打缺陷的边缘，分析其深度。

可见一点中国的标准是不注重效率的：假设一个面积=200×120；深度=25～30；板厚=60～65的缺陷，用美标双晶探头做单面探伤即可确定缺陷数据，假设5分钟能结束检测。

而按照中标的方法则需要用双晶探头做三面探伤确定面积、分析深度，加上构件翻转。

估计需要30分钟方能确定缺陷数据。

所以说中标的超声波检测方法并不先进，到像是在做学术研究，不适于生产，当中国人的铸钢件探伤还停留在分析发现铸造缺陷性质时，美国已经进入标准件生产啦，他们把缺陷量化，而不再考虑协助铸造提高工艺。

可见中标是落后的，工业大生产，需要的是标准和量化。

当前我国的铸造技术又上了台阶，而检测方法似乎还很落后。

关于探伤方法的划分
中标对探头的选择：
2.2探头
2.2.1纵波直探头的晶片直径在10～30㎜的范围，当被检测的铸钢件的探伤面较粗糙时，建议使用有软保护膜的纵波直探头。

2.2.2应使用在钢中的折射角为45°、60°、70°的横波斜探头，或者用K值为1，1.5，2，2.5，3的横波斜探头。

2.2.3纵波双晶探头两晶片之间的声绝缘必须良好。

美标对探头的选择：
4.2 探头
4.2.1 纵波探头
纵波探头应是直径为1/2～3/2英寸(13～28mm) 的圆晶片，或边长为1英寸(25mm) 的方晶片。

应根据铸件探伤的信噪比状况，在1～5MHz频率范围内选用。

本底噪声不得超过距离幅度校正曲线（DAC）的25%。

探头应在其额定频率下工作。

4.2.2 双晶探头
探测等于或小于1英寸（25mm）的截面，推荐使用5MHz，晶片尺寸为1/2英寸×1英寸（13mm ×25mm）夹角为12°的探头。

4.2.3 为了评价和确认缺陷，也可使用其他频率和尺寸的探头。

S1.1.2 探头——斜探头应能在钢中产生30°～75°范围的斜射声束，此角度是以垂直于受检铸件入射表面的方向量度的。

最好应使用频率为0.4~5MHz的探头。

斜探头探伤作为补充要求被列入标准。

仅当供需双方一致同意时才使用，其目的是为了有效检出那些由于设计或可能存在的缺陷取向，用纵波不能进行有效检验的铸件关键区。

中标的超声探伤检测方法：4.1.2.1纵波直探头探伤灵敏度的调整a.用A VG曲线板调整；b.用对比试块调整。

4.1.2.2纵波双晶探头探伤灵敏度的调整。

4.1.2.3横波斜探头探伤灵敏的调整。

美标的超声探伤检测方法：方法A——平底孔校准法（图1、2）；方法B——底波校正法（图3）；方法C——斜探头横孔校正法（图4）。

由此可见中标虽然照猫画虎的列举了各种探头，可具体到探伤时依然是忽视试块的存在，各种土办法都用上了，没有规范各种探头选用的范围、方法和探伤目的不明确。

以至于多方探伤尚存在各种争议，严重影响了探伤质量，当读过美标之后才知道这种探头原来是取长补短，对探伤质量各有要求，各有侧重。

随着中国铸造业的不断发展，探伤手段方法应该与时俱进。

关于对底波降低存在疑问的处理
中标规定：4.4.2.2对于底面回波降低12dB或者12dB以上的位置，应核查底面是否倾斜或者不平整、耦合接触是否良好。

凡是因存在缺陷而使底面回波降低12dB或12dB以上者，以底面回波降低12dB为条件，在探伤面上画出缺陷的范围，按中标表3注②计算缺陷的面积。

缺陷的深度，由一处连续缺陷回波最左边的波峰的位置来确定。

缺陷在铸钢件厚度方向的尺寸，由一处连续缺陷回波中最左边的与最右边的两个波峰之间的宽度来确定。

既无底面回波，又无缺陷回波的位置，应提高探伤灵敏度检测，观察是否存在反射面与入射声束倾斜的缺陷。

4.4.4存在疑问的缺陷
对于存在疑问的缺陷显示，允许采用经过验证而行之有效的其他无损检测方法进行检验。

如仍不能得出结论，则由供需双方协商处理办法。

美标规定：8.5 检验铸件两壁平行区域时，底波损失75%以上的区域要进行复查，以便判定底波损失是由于接触不良，耦合剂不足，还是缺陷取向倾斜等所致。

如果底波损失的原因不明，则认为该区域有疑问，需进一步查明。

10.2.2 不允许存在由缺陷引起的底波降低量等于或大于75%，且其面积以超过美标表2中所用质量等级所规定面积的缺陷。

10.2.4 买卖双方商定的其他验收准则。

10.3 可采用其他方法来确定根据超声波检验作出的拒收结论的正确性。

18.3.7 任何区域，底波损失等于或大于75%，并超过了所用质量等级规定的面积，而不管信号幅度是否超过0.5英寸（13mm）拒收线，均应拒收，除非能确定底波损失不是由于缺陷所造成的。

如果提高增益，底波满足要求，按信号幅度百分比又不超过0.5英寸（13mm）拒收线的缺陷，则该区应为合格。

对于底波降低的疑问，相关的超声探伤资料指出超声波探伤中若出现无低波或者低波衰减严重不能忽视一种可能性就是铸钢件材料组织晶粒粗大，铸钢件晶粒粗大是指经过机械加工或进行断口检验时，显示出晶粒组织过分粗大而不适合应用的缺陷，这种晶粒粗大的组织，可能是遍布于铸钢件整体，也可能发生于铸钢件的局部。

从本质上讲，晶粒粗大缺陷是一种冶金缺陷。

当底波降低的疑义被确定为晶粒粗大时，允许重新热处理，重新热处理后超声探伤检测情况依然则判为不合格。

美标中是明确“任何区域，底波损失等于或大于75%，并超过了所用质量等级规定的面积，而不管信号幅度是否超过0.5英寸（13mm）拒收线，均应拒收”，而中标则是认为“凡是因存在缺陷而使底面回波降低12dB或12dB以上者”底波的降低是因为缺陷的存在而造成的，事实上标准中并没有把晶粒粗大定义为缺陷。

这样出现了存在疑问的缺陷的说法，最终变成
“由供需双方协商处理办法”。

使之不了了之，这样的标准在执行起来困难重重。

我国的铸造水平不断发展，而比较欧美一些发达国家尚有不足，但我国大型国企做为国家的钢铁龙头，每年仍能生产大量高附加值的符合国外标准的铸钢件。

国内对铸钢件的质量要求正不断提高，做为我国的铸钢件无损探伤标准是否也应该与时俱进，跟上潮流，期待新的国家标准早日修编。