超声检测在钢锻件无损检测中的应用研究

超声检测在钢锻件无损检测中的应用研究

发表时间：2018-01-29T11:02:01.633Z 来源：《科技新时代》2017年12期作者：蒋彩平

[导读] 摘要：在制造行业领域中，针对金属构件的内部缺陷无损检测会运用到超声检测技术，该技术主要通过反射波强度、位置、波型、声程等技术原理来实现对金属内部缺陷的有效判定，具有一定的定性定量判定能力。本文介绍了钢锻件中比较常见的几种缺陷，

摘要：在制造行业领域中，针对金属构件的内部缺陷无损检测会运用到超声检测技术，该技术主要通过反射波强度、位置、波型、声程等技术原理来实现对金属内部缺陷的有效判定，具有一定的定性定量判定能力。本文介绍了钢锻件中比较常见的几种缺陷，并分析了它在钢锻件若干种缺陷中的无损检测应用技术过程。

关键词：超声检测；钢锻件；无损检测；常见缺陷；应用

超声检测拥有快捷性和准确性，如果以定量角度来评价它，它的金属内部缺陷快速判定能力相当出色，能够判断出金属内部所存在的缺陷位置与当量大小。而如果从定性角度考量，金属构件中不同的缺陷也会通过超声检测得到同样的波形特征。在现代工业环境中，应用超声检测来在钢锻件无损检测中灵活有效应用是业界领域中的一大课题。

一、钢锻件缺陷与超声检测

钢锻件缺陷根据形成机理不同还分为两类：冶金缺陷与锻造缺陷。也就是说钢锻件的内部与表面都会存在缺陷，超声检测检测主要针对的是钢锻件的内部缺陷。它作为当前一种相对先进的锻件质量无损检测方法，其内涵就在于对锻件内部缺陷性质进行准确描述，并通过改进锻造工艺来提高锻件质量，保证超声检测在锻件无损检测过程中提升检测效果。

而在实际的超声检测过程中，它则秉承与声波一样的物理原理，主要在介质中传播声波。相比之下，超声波频率是高于可闻声波的，但波长更短，再加之超声波在固体传播过程中传递能量偏大，所以实际上超声波在传播过程中是具有类似光波的回波特质的。

以钢锻件为例，它的缺陷就分为原材料缺陷与加工缺陷，这其中原材料缺陷更多。比如说缩孔缺陷，在钢锻件的钢锭头部冒口端位置会存在锻造过程中切头量不足的问题，因此其缩孔会残留于钢锻件端头位置，例如轴类端头缩孔缺陷。钢锻件上的缩孔缺陷是具有较大轴向延伸长度的，如果不及时处理可能会对整个钢锻件质量产生负面影响。而疏松缺陷则以原钢锭中心与头部为多发核心区域。虽然从个体上来看疏松所造成的缺陷尺寸较小，但它往往呈现区域性弥散分布，可在短时间内扩大缺陷区域面积。

另外像夹杂物中的非金属夹杂物与金属夹杂物也是目前比较常见的钢锻件原材料缺陷。在加工缺陷方面，则主要以裂纹居多。裂纹的种类多且形成原因不同，比如轴心晶间裂纹多出现于奥氏体钢锻件，包括高合金钢锻件的钢锭中心位置。而且这种裂纹会沿晶界分布，拥有较大尺寸弯曲线，且具有方向性。这主要是由于钢锻件在锻造过程中热处理不当，导致工件内外部温差较大所造成的。

就钢锻件的内部缺陷超声检测无损检测而言，目前比较常见的几种检测应用为密集性缺陷、延伸性缺陷和点状缺陷无损检测[1]。二、钢锻件缺陷无损检测中的超声检测应用

目前在钢锻件缺陷无损检测中会常常采用A型脉冲反射式超声检测仪进行检测应用，该设备灵敏度高且操作简易，且检测误差极小，同时还拥有直探头与斜探头两种，直探头主要用于纵波检测，利用圆形晶片，其运行频率大约在2~5MHz。而斜探头则用于横波检测，主要采用了方形晶片，其检测运行频率保持在1~3MHz。

（一）对密集性缺陷的无损检测应用分析

超声检测对于钢锻件密集性缺陷无损检测具有一定针对性，例如在一个边长50mm左右的立方体中，超声检测能够设置5个或以上、当量直径在2mm之内的密集缺陷判定点，并对应两种波型展开无损检测应用过程。第一种为结合了钢锻件剖切与金相的“白点”密集缺陷波形检测图，它会对钢锻件中所存在的分布大量的非金属夹杂物进行检测，第二种主要针对存在残余小气孔的钢锻件进行检测。举例来说，在判定钢锻件中“白点”或大量成群分布的非金属夹杂物过程中，要从“白点”甚至从非金属夹杂物的形成过程与分布特征切入考虑，一方面看钢锻件中气体含量是否已超标（大于2.11PPm），或者观测“白点”的成群分布规律，是否集中分布于钢锻件的中心位置。

基于上述一系列分析，就能明确钢锻件是否存在密集性缺陷。在确定缺陷后要利用检测仪探头扫描整个钢锻件的中心位置，如果探头在检测过程中沿轴向或径向位置扫描，并发现不均匀点，则说明钢锻件本身具有回波特征的密集性缺陷。再一方面，还要对钢锻件进行定期无损检测，发现其中由密集性缺陷所导致的锻件残余气孔缺陷，这种缺陷没有严格意义上的特定规律，需要对其密集性缺陷分析并判定后，通过剖切钢锻件才能看到其横截面中的微观缺陷形态内容[2]。

（二）对延伸性缺陷的无损检测应用分析

针对钢锻件的延伸性性缺陷的无损检测应用应该首先将检测仪探头沿某一指定方向进行逐行扫描，看其回波是否低于起始计量当量。如果等于或高于起始计量当量，则证明钢锻件本身存在延伸性缺陷，此时要采用半波法来测量钢锻件的延伸性缺陷长度，必要时也要剖切开钢锻件，对它的延伸性缺陷进行进一步检查。就过往实践经验来看，钢锻件的延伸性缺陷问题存在两种：第一种为以钢锭为中心缩孔的缎轴类结构构件延伸性缺陷，它的构件本身被拉长，无法正常应用。考虑到该类延伸性缺陷发生于轴类锻件中轴线区域，所以它可能会严重影响到钢锻件的正常使用；第二种缺陷形成于柔性非金属夹杂物对钢锻件的拔长过程中，此时钢锻件的面特征已经不明显，且缺陷分布也没有规律，利用检测仪进行扫描会发现其钢锻件表面当量变化不大[3]。

总结：

就超声检测技术本身来看，它主要利用声波的传递、反射等常见物理现象来寻求信号模拟，进而实现针对各种锻件无损检测技术过程。总体来讲，这种技术通过锻件内部相近形态特征来得到相同的回波特征，以此来寻找发现缺陷。本文探讨了钢锻件缺陷以及有关超声检测的相关理论知识，明确了几种常见钢锻件缺陷的检测技术应用方法，了解了其缺陷分布特征与检测方法，希望在以后的实际工作中灵活运用，为锻件质量提高提供更多技术参考。

参考文献：

[1] 王德全,臧春和.超声检测用于锻件白点缺陷的定性研究[J].柴油机设计与制造,2011,17(1):48-49.

[2] 齐兴.奥氏体不锈钢锻件超声检测可探性探讨[C].//辽宁省无损检测学会第七届学术年会论文集.2002:48-51.

[3] 解斌,张海丽,王志光等.锻件超声检测中几个问题的探讨[J].中小企业管理与科技,2012(9):303-304.

作者简介：蒋彩平(1977.12-)，男，大专学历，现就职于江苏道特检测有限公司检测部，主要从事无损检测技术方面的检测管理工作。