卡斯泰克超声波检验标准-AS2574-2000.doc

AS 2574-2000澳大利亚标准无损检测铁素体铸钢件的超声波检测开头的话本标准由澳大利亚/新西兰联合标准委员会MT7金属和材料的无损检测编制，用来取代AS2574-1982无损检测铸钢件的超声波检测及质量等级。本次修订的目的是对壁厚在15mm以上的铁素体铸钢件超声波A型扫描的要求进行更新。修订期间，参考了下述标准：ASTMA609-91炭钢，低合金钢，马氏体不锈钢铸件的超声波检测标准BS6208：1990铁素体铸钢件的超声波检测及质量等级到目前为止，关于这方面的内容还没有国际标准。表中和图中所出现的指令性的词语属本标准的要求。本标准中使用了标准信息和供了解信息这样的词语，用来对附录的用途做出定义。标准信息附录是本标准的组成部分，供了解信息附录仅作为信息提供，并作为指导。目录1 范围和概述范围和应用参考文献定义人员资质2 设备和校准概述扫描类型水平和垂直线性的评定增益控制频率范围探头全系统增益分辨率耦合剂校准试块参考试块3 检测方法概述被检表面的准备检测准备超声波检测的衰减和适宜性的确定探头方法4 缺陷的识别和尺寸的确定概述超声波对缺陷的反应特征反应缺陷尺寸的确定5 应用区域和验收标准概述铸件的区域验收标准补焊的验收标准6 检测资料的提交检测的记录检测报告附录A采购指南B影响探头选择的因素C衰减和传输损耗的确定方法D空心铸件的波束角度的选择E凸曲面的补偿F缺陷的性质，它们的位置及其识别G缺陷尺寸的确定方法H反射图的使用I对铸件不同区域评定灵敏度等级应用举例前言若铸钢件已进行了晶粒细化热处理并对被检表面进行了适当的准备，会对缺陷的检测和定位提供帮助。若铸件没有进行适当的晶粒细化热处理，则难以把来自铸件的超声波反馈与用细晶粒的标准试块得出的DAC曲线（距离-波幅曲线）作直接的比较，或使用DGS（距离-增益-尺寸）原理。这时，应使用别的试块，或用铸件本身的剖切块来建立检测灵敏度。用压缩（垂直）波探头来对铸件进行超声波检测。如果铸件的几何形状使得无法用垂直波探头进行检测时，则用横波探头进行。在对应用于任何场合的铸件进行评定时，不要把所显示的缺陷的尺寸当作绝对尺寸。超声波检测只能得到一个缺陷对超声波的一个反馈显示。在有些情况下，本标准中所叙述的确定尺寸的方法会对小缺陷的真实尺寸估计不足。1 范围和概述1.1 范围和应用本标准给出了对壁厚在15mm以上的经热处理的铁素体铸钢件的指定区域进行超声波A型扫描的方法。它用了3个评定灵敏度等级，并把铸件的壁厚进行了分区。注：1） 附录A中给出了询价和订货时采购方应提供的信息。2） 除非双方商定，否则本标准不适用于奥氏体铸钢件的检测，因为这种钢有针状结构，这种结构不能通过热处理进行晶粒细化。3） 缺陷的评定级别一般在相关的产品标准中给出，或在对铸件的尺寸，形状和用途综合考虑后由合同双方确定。4） 熔入铸件的焊接材料也被认为是铸件的一部分。5） 本标准不含对铸件进行液浸式超声波检测的方法。本标准中所给出的方法能够使检测者对经热处理的铸钢件的所有指定的区域的缺陷的位置，尺寸，形状，通常还有类型进行确定。为获得准确的缺陷的尺寸，应对铸件进行加工或打磨，以获得最佳的探头接触表面。对于非加工的铸件，有必要对铸件表面进行预备处理。在第3和第5部分中所规定的记录要求和验收标准对于那些要作深度加工，如要切割齿轮轮齿或链轮轮齿的复杂铸件可能不适用，因为不能严格地应用区域参数（见第5部分）。注：对这种情况，记录和验收标准由双方商定。虽然本标准给出的方法是要应用于经热处理的铸件，但若供购双方认同，对于未经晶粒细化的结构，有些类型的缺陷可能难以被检测出来，则经双方同意，也可以用于未经热处理的铸件。这时，验收标准就不适用。对于未经热处理的铸件，由于不能用细晶粒的标准试块来直接作比较，或使用DGS（距离-增益-尺寸）原理，可以使用别的试块，或用铸件本身的剖切块来对缺陷进行评定。1.2 参考文献本标准提及了下述的文献：AS1929 无损检测术语2083 校准试块及其在无损检测中的使用方法2207 炭钢和低合金不锈钢熔焊接头的超声波检测 2382 表面粗糙度比较样块3669 无损检测人员的资质和注册航空3998 无损检测人员的资质和证书一般工程1.3 缺陷定义1.3.1 气锁：由浇铸和凝固时卷入的空气形成的空穴。1.3.2 冷隔（略）1.3.3 裂纹（略）1.3.4 缺陷轮廓：在铸件表面标出的、用超声波尺寸确定方法得出的内部缺陷的投影形象。1.3.5 单个缺陷：可以产生清晰的、点状的超声波反馈的缺陷如气孔，砂或其它非金属夹杂。1.3.6 海绵状缩松（略）1.3.7 气孔（略）1.3.8 热裂（略）1.3.9 夹杂（略）1.3.10 宏观缩孔（略）1.3.11 微观缩松：非常细的海绵状缩松。1.3.12 非平面缺陷：三个方向都有尺寸的有体积的缺陷。1.3.13 平面缺陷：有长度和宽度但没有厚度的缺陷。1.3.14 夹砂（略）1.3.15 偏析（略）1.3.16 缩松（略）1.3.17 夹渣（略）1.3.18 蜗孔：由析出的气体形成的管状孔穴，通常接近铸件表面并与表面垂直。1.4 实施超声波检测的人员要有这个领域的经权威机构认可的资质，其视力应符合有关的国家标准。注：澳大利亚的人员的资质标准是AS3669和AS3998。2 设备和校准2.1 概述超声波检测设备应能够指出铸件中存在的缺陷，并能显示其边界和形状。2.2 扫描类型A型扫描2.3 水平和垂直线性的评定根据AS2083对所用的检测范围的水平和垂直线性进行评定。若在整个屏幕宽度上有任何超出2%的水平线性偏差，或在30%-100%的高度上有超过2dB的垂直线性偏差，都应记录。不能使用抑制，除非已知它对垂直线性的影响，并做记录。2.4 增益控制使用校准间隔不超过2dB的增益控制来测量各超声波波幅的比值。2.5 频率范围频率范围为0.5-5MHz。2.6 探头2.6.1 压缩（垂直）波探头用直径10-25mm，频率范围2-5MHz的压缩波探头来扫描。可以是单晶的，也可以是双晶的。2.6.2 横波（角）探头横波探头的尺寸为8-25mm，频率为2-5MHz。可以是单晶的，也可以是双晶的。注：1） 也可以用其它频率和尺寸的探头，以对缺陷进行准确地定位和评定。2） 附录B给出了影响选择探头的因素。3） 根据AS2083来测量所有探头的主频率。4）2.7 全系统增益用AS2083对全系统增益进行评定，并不得少于20dB。2.8 分辨率设备应能把沿声波的轴线方向有2.5倍波长间隔的两个相邻的反射体分辨出来。分辨率应符合表2.1的要求。注：在铁素体钢中，压缩波的公称速度是5920m/s，横波的速度是3280m/s。表2.1对相邻反射体的分辨率的要求频率MHz反射体的最大间隔mm压缩波（纵向）探头横波0.5122.54529.614.87.45.93.7316.28.14.13.321.62.9 耦合剂耦合剂湿润性能要好，要与被检表面相兼容。校准和检测要用相同的耦合剂。2.10 校准试块要用根据AS2083制作的校准试块来校准设备。2.11 参考试块可以使用含有各种不同声束路径长度的反射体的试块来建立距离-波幅曲线（DAC）。注：也可以使用铸件的剖切块来建立灵敏度（见3.3.2）。3 检测方法3.1 概述由于难以对扫描图案或方法作出完全的规定，因此要在订单中给出足够的信息，包括标出关键区域和高应力区域的图纸，以便确定适当的扫描方法。3.2 被检表面的准备3.2.1 一般要求所有探头要经过的表面应有下述特征：a) 探头能够良好接触。b) 粗糙度不超过6.3m Ra（见AS2382）。注：1） 检测表面最好是加工面。2） 当被检表面是打磨表面时，要防止表面过度粗糙，要保持铸件的自然轮廓。3） 在喷丸，针枪或火焰除黑皮后，再用钢丝刷清理，通常能得到满意的被检表面。但有时也需要局部的打磨，以保证探头的贴合。4） 表面的坑，皱纹，过度喷丸，打磨或加工的深沟会引起大的传输损耗和失真的回波。被检表面的准备方法不得对铸件造成伤害。3.2.2 对表面的特别要求若产品标准要求的被检表面的粗糙度比3.2.1中规定的要高，则按照产品标准执行。3.3 检测准备3.3.1 时间基准校准根据AS2083对时间基准进行校准，并用一个已知厚度的被检铸件进行确认，来确定声速在铸件中的速度与在校准试块中的速度之差是否超过2%。3.3.2参考试块的制备用下述材料之一制备参考试块：a) 与铸件有相似成分和热处理的材料。b) 衰减特征已知的材料。c) 铸件上的一个非关键的剖切块。注：1） 只有经购方同意，才能在铸件上钻参考孔。在检测后该孔是修补上还是保留由购方确定。2） 若使用的不是平底孔而是边孔，需对两者间的关系进行评定并记录。若没有与被检铸件相似的材料，根据附录C取得衰减补偿和传输损耗。3.3.3 距离波幅曲线使用参考试块根据AS2083制作用于对缺陷进行评定的距离波幅曲线，试块按照3.3.2制备。另外一个方法是，若所有的衰减特征已被考虑，可以使用DGS（距离-增益-尺寸）原理来建立距离波幅曲线。3.4 衰减和超声波检测适宜性的确定3.4.1 概述一个铸件可以在不同的区域显示不同的衰减特征，因此有必要对全部的被检区域，或在尽量接近被检区域的地方作衰减评定。3.4.2 超声波检测适宜性的确定用下述方法确定能否有效地用超声波检测方法使用规定的探头对铸件进行检测及确定如何对衰减进行补偿：a) 用传输路径上的损耗dB/mm来确定衰减系数（见附录C）。若损耗系数超过0.01dB/mm，则检测需满足下述要求：1） 检验员确认在铸件的全部壁厚上都能得到所需的灵敏度。2） 供购双方同意。b) 按照附录C确定衰减和传输损耗补偿系数，并把它应用于扫描和评定灵敏度的调节。3.5 探头探头要符合2.6中的要求。探头的选择取决于铸件的厚度，并符合下述要求：a) 根据表3.1体积型缺陷用压缩波探头（单晶或双晶）。b) 根据表3.2平面型缺陷用横波探头（单晶或双晶）。注：对于横波探头，推荐的折射角度是45，60，70。但根据特定的场合也可用其它的角度。附录D给出了选择检测空心铸件用的声束角度的信息。3.6 方法3.6.1 概述用压缩波探头对铸件进行检测，要确认对规定为关键或高应力区域的地方进行了全面的扫描。用适当的探头进行检测，以尽可能地保证波束轴线相对于可能存在的缺陷的最大反射面垂直，并保证位于所有位置和方向的缺陷都能被检测到。所有的检测都要以在3.6.2中所规定的扫描灵敏度进行。注：附录E给出了当把平探头用在凸表面上，或底面是凸面时所要求的补偿信息。表3.1压缩波探头的尺寸和频率检测厚度mm最大探头尺寸mm频率MHz1530301001002525254-52-42表3.2横波探头的尺寸和频率检测厚度mm最大探头尺寸mm频率MHz30301001002525254-52-423.6.2 扫描3.6.2.1 概述用根据3.5所选择的探头对所要求的区域进行扫描。扫描速度不得超过150mm/s。靠近表面的缺陷要用双晶探头。3.6.2.2 扫描灵敏度扫描所用的增益应比把一个处于最大声束路径长度上的直径6mm平底孔反射体提升至40%的满屏高度所用的增益高6dB。对于长的铸件，可以把声束路径分为几段以改善显示的清晰度。3.6.3 评定和记录灵敏度除非双方另有约定，缺陷评定所用的灵敏度应能在同样的声束路径距离上与一个直径6mm的平底孔或一个反射性能相似的反射体进行比较。用下面的等级之一来评定和记录缺陷的反射性能，尺寸（包括长度和宽度），若有可能还有它的深度和位置：a) 1级对于DAC方法，如果缺陷的波幅等于或大于来自直径6mm的平底孔的波幅的一半，就要对其进行评定和记录。对于DGS方法，如果缺陷的波幅等于或大于来自直径4mm的平底孔的波幅，就要对其进行评定和记录。b) 2级无论是DAC方法还是DGS方法，只要缺陷的波幅等于或大于来自直径6mm的平底孔的波幅，就要对其进行评定和记录。c) 3级对于DAC方法，如果缺陷的波幅等于或大于来自直径6mm的平底孔的波幅的一倍，就要对其进行评定和记录。对于DGS方法，如果缺陷的波幅等于或大于来自直径8mm的平底孔的波幅，就要对其进行评定和记录。d) 当存在能把底波的回波减少50%或更多的缺陷时。若在订货时没有规定评定和记录的灵敏度，则应用2级。3.6.4 其它的扫描和评定灵敏度若购方所要求的是其它的参考反射体，评定和记录灵敏度，而不是在3.6.3中所述的，则应在订货时提出。3.6.5 验收标准验收标准在本标准的第5部分中给出。注：表5.1中概括了扫描灵敏度和评定灵敏度等级，详细的记录方法，尺寸确定方法和验收标准（见第5部分）。表5.1的应用必须要符合3.4的要求。4 缺陷的识别和尺寸的确定4.1 概述设计，制造方法及金属凝固时的参数对铸件中的缺陷的类型，尺寸和方位都会产生影响。因此缺陷往往与铸件的特征有关，有其特定的位置，方向及超声波反馈。注：附录F给出了铸钢件常见缺陷的性质，位置和类型的指南。4.2 缺陷的超声波反馈不同的反馈特征4.2.1 单个的缺陷单个的缺陷的超声波反馈的特点是，当探头沿任一方向移动一个探头直径的距离时，会有一个很强的信号，然后信号强度随即下降。4.2.2 平面缺陷平面缺陷的超声波反馈的特点是，若缺陷的尺寸比探头的直径大，则会有很强的信号，而且在整个区域上都能探测到。4.2.3 非平面缺陷非平面缺陷通常会产生一个多峰的超声波反馈，并且底波会有下降。4.3 缺陷尺寸的确定4.3.1 概述对于单个的和平面类型的缺陷，其尺寸的确定通常没有任何困难。但是，对于海绵状和分叉的非平面缺陷，则难以准确地确定其尺寸。因此最好是用这种方法来描述这类缺陷，即它的反馈相当于一个某种尺寸的、有一定面积和厚度的反射体的反馈。用在4.3.2，4.3.3，4.3.4中所给出的方法之一来对缺陷的尺寸进行确定，或者，当需要用其它的方法进行确认时，例如对平面缺陷尺寸的确定，用在附录G中所述的20dB降的方法或6dB降的方法。4.3.2 用反射性能来确定缺陷尺寸的方法与具有一定直径的平底孔的反射相关联的缺陷的反射性能，可以用DAC（距离波幅曲线）按下述方法得到：a) 根据AS2083，用一个系列的距离波幅试块或其它相当的试块，来建立一个反馈图，该图由一个回波曲线构成，该曲线对应于3.6.3中所述的评定灵敏度。注：这个回波曲线通常来自于一个系列校准试块，每个试块上有一个处于不同深度的直径6mm的平底孔。b) 通过把缺陷的反馈与所建立的回波曲线相比较，来评定缺陷的尺寸。c) 若试块的超声波反馈与铸件的超声波反馈不同，则根据附录C来确定试块和铸件间的衰减的差异，并把这一差异应用于根据本条款a)所得出的DAC曲线。4.3.3 确定平面和非平面缺陷尺寸的最后有效回波方法使用在附录G中所述的最后有效回波方法来对平面的和非平面的缺陷的尺寸进行确定，所使用的灵敏度由缺陷所在铸件的区域位置确定（见第5部分）。注：当使用斜探头时，要在图上作出投影，以准确地确定缺陷的位置。4.3.4 用反射性能来确定缺陷尺寸的DGS（距离-增益-尺寸）方法DGS是通过与铸件的底波进行比较来确定缺陷的尺寸而发展起来的一种方法。在有关超声波检测的文献中对DGS曲线的来源有充分的论述。把被检铸件的壁厚用透明纸准确地标识在示波屏上。然后建立铸件的回波，并加上适当的增益。把显示的缺陷回波与透明纸上的缺陷尺寸曲线相比较，来确定缺陷的尺寸。图4.1所示是一个DGS透明曲线的例子。注：在附录H中所示的反射性能图方法是另外一个用来确定缺陷尺寸的DGS透明曲线方法。图4.1DGS透明曲线举例5 应用区域和验收标准5.1 概述因为本标准所要作用的对象是有各种各样的尺寸，形状，化学积分，熔炼工艺，铸造厂工艺及应用场合的铸件，因此不可能规定出一种超声波验收标准而适用于所有这些不同的产品。对于具体的铸件的验收或拒收标准，应基于根据实际经验得来的对使用要求的评定以及该类铸件的生产正常可以获得的质量。5.2 铸件的区域5.2.1 概述除非双方另有约定，为评定目的，将认为铸件的壁厚被分为一个中间区域和两个外部区域（见图5.1）。壁厚的分区与壁厚的尺寸有关。若要求这些区域与粗加工或精加工有关，则在订货时就要提交这些尺寸的详细图纸。在这种情况下，除非双方另有约定，否则在检测前铸件应作粗加工。5.2.2 外部区域除非双方另有约定，否则在检测时，若铸件壁厚是T，则每个外部区域的深度如下：a) 壁厚15100：T/3或25mm，以小的为算。b) 壁厚100300：T/4或50mm，以小的为算。c) 壁厚300：T/8或75mm，以小的为算。5.2.3 中间区域中间区域是处于两个外部区域之间的中间部分。5.2.4 关键区域对有些铸件，可能需要对表面以下一定的深度在图纸中规定为关键区域，可以对这种区域规定比外部区域更为严格的验收标准。5.2.5 区域的界定当铸件的形状很复杂时，并不总是能把中间区域和外部区域非常清楚地分开。如果缺陷位于不同区域的交界处，铸造厂应向购方报告，商讨解决办法。双方应确定选择何种质量等级。图5.1铸件壁厚的分区5.3 验收标准除非双方另有约定，当使用3.6中规定的扫描灵敏度和评定灵敏度时，验收要求根据表5.1。注：附录I给出了对于不同铸件区域评定灵敏度等级的例子。5.4补焊的验收标准除非双方另有约定，补焊的检验和验收评定应根据询价或订单的要求，并把补焊所在的区域考虑进去。注：AS2207给出了熔焊的超声波检测的有关标准。表5.1检测灵敏度，记录，尺寸确定及验收要求（见注1）a) 灵敏度等级调节灵敏度种类方法扫描DAC方法：把来自处于最大壁厚处的直径6mm平底孔的信号调节至40%的满屏高度，再加至少6dB。DGS方法：在屏幕上贴上适当的曲线图，把来自处于被检铸件最大壁厚处的底波信号调节至屏幕上的参考线，再加上屏幕上所示的该段参考线处的所要求的增益，再加至少6dB。评定DAC方法：把来自处于最大壁厚处的直径6mm平底孔的信号调节至40%的满屏高度。DGS方法：在屏幕上贴上适当的曲线图，把来自处于被检铸件最大壁厚处的底波信号调节至屏幕上的参考线，再加上屏幕上所示的该段参考线处的所要求的增益。b) 记录要求（见注2）记录方法1级（高应力）2级（中等应力）3级（低应力）DAC如果缺陷的波幅等于或大于来自直径6mm的平底孔的波幅的一半，就要对其记录如果缺陷的波幅等于或大于来自直径6mm的平底孔的波幅，就要对其记录如果缺陷的波幅等于或大于来自直径6mm的平底孔的波幅的一倍，就要对其记录DGS如果缺陷的波幅等于或大于来自直径4mm的平底孔的波幅，就要对其记录如果缺陷的波幅等于或大于来自直径6mm的平底孔的波幅，就要对其记录如果缺陷的波幅等于或大于来自直径8mm的平底孔的波幅，就要对其记录底波衰减若有任何把底波回波高度降低50%的缺陷或情况，把它记录下来。（若能明确地判断底波的损失是由于铸件的几何形状引起的，应作记录，并清楚地标明所在区域。）c) 对尺寸确定的要求若可记录的缺陷的长度，宽度和深度可以确定时，记录下来（见注3和4.3）。d) 验收标准（见注2）参数1级（高应力）2级（中等应力）3级（低应力）单个反射体最大允许平底孔尺寸（见注4）直径6mm直径8mm直径10mm由于单个平底孔引起的衰减所导致的最大允许底波损失50%75%90%在任意的10,000mm2的区域内，所有的可记录的间隔小于25mm的单个缺陷的最大面积1000 mm22000 mm24000 mm2在任意的10,000mm2的区域内，所有的可记录的平面缺陷的最大面积（见注5）1000 mm2（最大长度50mm）2000 mm2（最大长度75mm）4000 mm2（最大长度100mm）在任意的100,000 mm2的区域内，所有的可记录的缺陷的最大面积（见注5）4000 mm212000 mm220000 mm2注：1） 必须符合3.4中的要求，才能应用此表。2） 附录I给出了对于不同铸件区域应力等级的例子。3） 确定尺寸时，间隔小于25mm的可记录的相邻的平面缺陷应被认为是一个缺陷。4） 在任一区域内，若各单个缺陷的尺寸相当于该区域验收标准所规定的反射体的尺寸，只要与其相关的底波的损失不超过验收标准的要求，就允许这些缺陷存在。5） 需把所规定的10000 mm2和100000 mm2矩形区域放置于最不利的位置。6） 对于特殊的应用场合，若有比表中所规定的更严格的，应在订货时由双方商定。6 检测资料的提交6.1 检测的记录检测的记录应至少包含下述内容a) 检测单位名称。b) 检测地点和日期。c) 铸件的识别标记，包括：i. 工作号。ii. 订单号。iii. 图号和模型号。d) 产品标准和每个区域的评定灵敏度等级。e) 钢的牌号，炉号，制造方法的详情（若有）。f) 热处理详情，表面状况。g) 检测设备型号，在2.3中规定的水平线性和垂直线性的极限值有无超出。h) 所用的耦合剂。i) 探头的名称，尺寸，类型，频率和折射角度。j) 检测方法，包括扫描程序，扫描和评定灵敏度，参考灵敏度，尺寸确定方法，衰减确定方法。k) 检测结果和能够表示缺陷的方向，尺寸，位置和性质的铸件的外形图，以及由于铸件的形状不利而未检测到的部位。l) 补焊的详情及在铸件上的位置。m) 检验员签字。n) 其它补充的无损检测的检测结果。o) 本标准号，即AS2574。6.2 检测报告检测报告要包括下述内容：a) 检测单位名称和检验员。b) 合同详情，包括订单号和规定的评定灵敏度等级。c) 铸件的识别，包括i. 工作号。ii. 图号，模型号。d) 产品标准。e) 补焊详情。f) 检测程序及任何不符合程序的地方。g) 扫描方法和范围。h) 参考灵敏度和扫描灵敏度。i) 符合或不符合评定灵敏度等级。j) 一个能够表示不符合要求的缺陷的方向，位置和性质的图。k) 缺陷尺寸的确定方法。l) 本标准号，即AS2574。m) 检测日期和地点。n) 报告号和发布日期。o) 检测报告负责人的职务和名字。附录A采购指南（供了解信息）A1概述澳大利亚标准的意向是为有关的产品提供技术要求，但不是为了把合同中的所有的必要的条款都包括进去。本附录包含了建议在订货时采购方应提供的信息。A2购方应提供的信息订货时购方应提供下述信息：a) 工作号。b) 铸件的几何形状，铸造方法（包括浇冒口的位置），允许补焊的范围和位置制造历史和用途。c) 图号和模型号，若有。d) 材料牌号和产品标准。e) 热处理要求。f) 表面要求。g) 检测程序（见第3部分）。h) 铸件规定区域的评定灵敏度等级。i) 对铸件区域的变动。j) 与本标准所要求的不同的地方。k) 补充检测方法。l) 是否需要符合证书。m) 本标准号，即AS2574。附录B影响探头选择的因素（供了解信息）B1概述探头的选择通常是最佳的类型和经济性的综合考虑的结果。应这样来对铸件进行检测，即通过使用可能的最高的频率的同时，又能保持适当的声学穿透能力和可接受的噪音（干扰）水平，以获得最好的超声波探测效果和分辨率。在选择探头的类型时，要考虑铸件的下述特征：a) 几何形状和表面状况。铸件的形状将影响探头能否到达可能存在缺陷的区域及表面是否适合探头的扫描移动。b) 尺寸。c) 金相结构。d) 缺陷可能的性质，位置和方向。B2中给出了选择探头的指南。B2探头特征B2.1频率对于大多数超声波检测的场合，频率范围在2-5MHz。当有要求时也可用其它的频率。下述因素将影响频率的选择：a)金属标准的性质若被检材料是粗晶粒的，则高频率的衰减就会比底频率的高，例如，当1MHz可以得到良好的穿透时，4MHz就可能得到不好的结果，因为超声波声束会有更多的衰减而导致低的穿透能力。b)缺陷的尺寸一般来说，被检缺陷的尺寸与超声波的波长成正比。频率越高，波长越短，可检测到的缺陷就越小。另外，当频率较高时，分辨率也较好。c)声束路径长度当声束路径较长时，使用低些的频率较好，可降低衰减。B2.2声束角度选择声束角度的目标是，所产生的超声波束的轴线与缺陷的最大的反射表面相垂直。B2.3探头类型除了检测靠近表面的区域外，一般用单晶探头来对铸件进行超声波检测。对于靠近表面的区域的检测，可以使用双晶探头或短脉冲单晶探头。附录C衰减和传输损耗的确定方法（标准信息）C1范围本附录提供了在使用压缩波和横波探头时，由于衰减和被检材料的传输特征而引起的能量损耗的确定的方法。当在最大声束路径上能量的损耗超过2dB时，扫描和评定灵敏度应相应地增加。C2压缩波探头的确定方法使用压缩波探头时，用下述方法：a) 在适当的范围校准超声波系统的时间基准。b) 用被检材料，在Tm1, Tm2, Tm3.距离处获取数个回波，把使这些回波信号提升至参考高度如80%所用的增益用图作出（见图C1）。c) 用适当的校准试块，在Tc1, Tc2, Tc3.距离处获取数个回波，把使这些回波信号提升至在B步骤中所用的同样的参考高度如80%所用的增益用图作出（见图C1）。d) 由于衰减和传输特征而引起的能量损耗就是在相应的声束路径距离上两个曲线间的增益的差值。C3横波的确定方法使用横波探头时，用下述方法：a） 用单晶探头在适当的范围校准超声波系统的时间基准。所用探头应与检测用探头的参数一致。b） 用两个参数相同的斜探头，一个用作发射，一个用作接收。把两个探头放在被检铸件上，一个放在A处，另一个放在A1处（见图C2（a）。使回波最大化，把信号提至参考高度。记录设备的增益。c） 把两个探头分别放在A和A2和其它移动位置，重复步骤（b），尽量获得更多的读数。d） 把结果绘下来，如图C2（c）中的曲线A。e） 用步骤(b)中两个同样的斜探头（一个用作发射，一个用作接收），把探头放在校准试块上（见图C2(b)）。使用回波最大化，把信号提至和步骤(b)和(c)中同样的参考高度。记录设备的增益。f） 把结果绘下来，如图C2（c）中的曲线B。g） 在相应的声束路径距离上两个曲线间的增益的差值就是衰减和传输损耗。C4衰减系数的测量在显示最小底波处来测量衰减系数。用下式计算衰减系数（AC）：AC(（B2B1）dB6dB)/2T式中：B1在大于3个近场长度的声束路径长度上，把第1个底波的信号提至参考高度所需的增益B2在2倍的B1的声束路径长度上，把底波的信号提至参考高度所需的增益TB1所用信号的声束路径长度图C1压缩波探头衰减和传输损耗的确定方法图C2横波探头衰减和传输损耗的确定方法附录D空心铸件的波束角度的选择（供了解信息）当用横波探头进行空心的环状铸件扫描时，波束角度的选择应是能够给予波束相对于内表面的最佳的定位，即能使波束掠过内表面。对于任何的壁厚/外径比值，最佳的波束角度可从图D1中的图来选取。图D1最佳的波束角度附录E凸曲面的补偿（供了解信息）E1扫描面是凸曲面的补偿当一个平探头与一个被检的凸曲面相耦合时，工作灵敏度就比平探头与平面相耦合的灵敏度底。减少量是晶片的直径和被检表面的曲率半径的函数。对各种探头直径和曲率半径的补偿（即增加增益），可按照下述根据图E1确定：a) 在图的左边找到被检表面的曲率半径。b) 在中间找到探头直径。c) 连接这两点成一直线并延伸，与右边的标尺相接。d) 与右边的标尺的接点就是需增加的补偿值，单位dB。例如：若探头直径为15mm，被检表面的半径为150mm，所需的增益是7.7dB，取8dB。E2背面是凸曲面的补偿当使用反射性能比较图，或当使用横波探头而波束路径长度大于移动距离的一半时，若是使用底波来设定检测灵敏度，则需对曲面背面进行补偿。补偿值可从图E2图中得到。图E1曲面的补偿图E2各种r/T值的补偿附录F缺陷的性质，它们的位置及其识别（供了解信息）F1概述要准确地对缺陷进行识别，要求有丰富的专业知识和实践经验，而且检验员必须a) 有铸造工艺的全面的知识；b) 已准确地确定了缺陷的位置和尺寸；c) 当把探头放在不同的位置进行检测时，知道缺陷的回波特性。F2-F5给出了各种缺陷的识别方法。F2缩孔由于补缩不良引起的缺陷F2.1概述缩孔形成空穴，由金属凝固时的收缩引起。当局部壁厚变化时，使得凝固速度降低，可产生缩孔。当断面平行时，若补缩困难，也会产生缩孔。有三种类型的缩孔：a) 宏观缩孔。b) 海绵缩松。c) 微观缩松。图F2.1给出了铸件的各种不同形状可能产生缩孔的位置。图F2.1缩孔形成举例，（a）- (g)的缩孔是由于交接点处钢水体积大而导致的热结形成的。F2.2宏观缩孔宏观缩孔的超声波回波的特点通常是，底波完全消失，并有一个多峰的清楚的信号，且有明显的草波（见图F2.2和F2.3含有宏观缩孔的检测举例）。宏观缩孔的检测取决于铸件的厚度及探头的类型。对于壁厚在50mm以上的，应用单晶探头。壁厚小于50的，用双晶探头。图F2.2宏观缩孔举例图F2.3对含有宏观缩孔的试样进行检测时典型的超声波回波形式F2.3海绵缩松海绵缩松的发生通常沿铸件的中心线，但它能延伸至铸件表面，与针孔和蜗孔相连。海绵缩松的检测取决于铸件的厚度。单晶探头和双晶探头都可使用。超声波回波的特点是，底波降低，并有很多来自缺陷的低的回波（见图F2.4和F2.5含有海绵缩松的检测举例）。图F2.4从射线图象中看到的海绵缩松（放大的）图F2.5对含有海绵缩松的试样进行检测时典型的超声波回波形式F2.4微观缩松微观缩孔的超声波回波的特点是，底波稍有减低，有许多来自缺陷的低的回波显示（见图F2.6和2.7）。图F2.6在铸件的中部射线照片显示的典型的微观缩松区（放大30*）。图F2.7对一个含有微观缩松的铸件进行检测得到的典型的超声波反馈F3与气体有关的缺陷F3.1概述由于卷入的气体或析出的气体而形成的缺陷分为下面几类：a) 气锁。b) 气孔通常包括气泡。c) 气孔皮下局部。d) 蜗孔。F3.2气锁当钢水浇入砂型时，空气可能被卷入，在铸件里形成光滑的孔穴，通常位于铸件表皮下面，且与表面平行。气锁最好是用双晶探头来检测。气锁的超声波回波的特点是，底波完全消失，会有一个通常很清晰的信号，若缺陷很接近背面的表面，可能会被误认为是底波。若气锁位于探头的死区，或误认为底波的消失是由于探头耦合不良，则气锁可能被忽略（见图F3.1）。图F3.1气锁及其超声波回波F3.3气孔（气泡）气孔（气泡）通常在铸件中是以随机的小的单个的空穴出现，它源自钢水凝固时所析出的气体。气孔空穴一般是球形或稍有拉长，且表面光滑。气孔的超声波回波的特点是，有多个清楚的回波显示，且底波下降。底波降低的量的多少取决于气孔的尺寸。图F3.2所示是大的气孔，图F3.3是较分散的气孔。图F3.2大气孔及其超声波回波图F3.3小气孔及其超声波回波F3.4气孔皮下局部细小的气孔，通常出现在铸件皮下，它是由于钢水-砂型的反应作用产生的，通常在铸件的少量的表面区域可以看到（见图F3.4）。表面气孔的存在可以用斜探头来确认。超声波回波的特点是多个低的回波信号。图F3.4局部皮下气孔F3.5蜗孔蜗孔的超声波反馈与气孔相似，但长度较长（见图F3.5）。图F3.5蜗孔及其超声波回波F4与钢水冷却时收缩受阻有关的缺陷F4.1概述钢水冷却时收缩受阻，及在固态下相变应力而形成的缺陷分类如下：a) 热裂，在凝固的早期阶段产生。b) 应力裂纹，在凝固已完成后的冷却的后期产生。F4.2热裂热裂是形状不规则的裂纹。当金属处于或接近凝固温度时，它的强度较低，由于金属收缩时受到砂型或型芯的阻碍，或受到已经固化的薄壁的阻碍，产生应力，导致热裂（见图F4.1）。热裂产生于或接近于壁厚变化的地方，如凹角或两个壁的接合处。它们不是连续不断的，通常会有几个在一起，一般延续到铸件的表面。由于它们的方向特点，热裂的位置很难用普通的探头准确地确定。最理想的方法是用斜探头。当热裂没有延伸到表面时，它们的存在有时可能被理解为表面的较浅的下凹。热裂可能被误认为是表面的皱纹或夹层。图F4.1热裂的位置F4.3应力裂纹应力裂纹是相对直而细的裂纹，是在钢水完全固化后的冷却的后期形成。其成因是很高的受阻应力或相变应力。应力裂纹可以呈枝叉状，可以呈任何角度。应力裂纹与热处理裂纹和焊接裂纹相比，它们的形成时间不一样。与热裂不同，应力裂纹必然要通达表面。目测可以发现，其轮廓可用着色渗透或磁粉检验确定。应力裂纹的大小可用斜探头来确定（见图F4.2）。图F4.2应力裂纹及其回波F5由钢水和砂型状态引起的缺陷F5.1概述若钢水或砂型状态不良，可能导致冷隔或夹砂夹渣等缺陷。F5.2冷隔当前进的钢水失去了流动性，产生氧化，后面的钢水覆盖了前面的钢水时，即产生冷隔。冷隔通常是在浇铸温度过低时产生。冷隔可在铸件表面观查到，其大小可用超声波检测到。图F5.1铸件上的冷隔F5.3夹砂或夹渣铸造工艺不当及钢水-砂型的反应作用可产生夹砂或夹渣。超声波反馈取决于所夹的砂或渣的量及其分布。超声波显示可能没有回波，多个回波的程度在很大程度上取决于探头耦合的是哪一个面（见图F5.2）。图F5.2夹砂或夹渣及其超声波回波附录G缺陷尺寸的确定方法（标准信息）G1概述探头的有效声束界限首先用AS2083中所述的方法，用分贝降来确定，一般是20dB或6dB，或用最后有效回波方法来确定。缺陷的尺寸的确定则根据G2，G3或G4所述。G2，G3和G4分别介绍了20dB降，6dB降和最后有效回波方法的详细步骤。注：当使用双晶直探头确定尺寸时，要使缺陷的各轴线通过每个探头的晶片的一半。G2用20dB降方法来确定缺陷尺寸的步骤G2.1纵向探头方法用纵向探头来确定处于水平方位的缺陷的尺寸的步骤如下：a) 沿缺陷移动探头，直至在缺陷的边缘找到最后有效最大回波点（见图G1）。注：最后有效回波点是指回波恰好要快速下落前的那一点。可能需要调节增益来找到这一点。b) 在这一点，把回波高度调至满屏的80%-100%（见图G2）。c) 把增益降低20dB，记下回波高度（见图G4）。然后把回波高度返回到在b)中的值。d) 把探头向前移动，直至回波高度降至基准线。反向移动探头，直至回波返回到在c)中的值（见图G3和G4）。e) 记下探头的位置，记下回波波束路径长度。f) 把探头反向移动至缺陷的另一端，重复步骤a)-e)。g) 在与刚才相差90的方向上，重复步骤a)-f)。注：对大的缺陷的尺寸的确定，可能需要从几个方向。h) 测量探头的移动距离M，再减去在缺陷声束路径长度处声束的宽度（a1+a2），得到缺陷的尺寸L或W（长或宽），即L或WM(a1+a2）(见图G5)G2.2垂直方向的斜探头方法G2.2.1垂直尺寸用斜探头来确定处于垂直面上的缺陷的尺寸的步骤如下：a) 沿缺陷移动探头，直至找到最后有效回波有最大强度那一点。注：最后有效回波点是指回波恰好要快速下落前的那一点（见图G7）。可能需要调节增益来找到这一点。b)在这一点，把回波高度调至满屏的80%-100%（见图G8）。c) 把增益降低20dB，记下回波高度（见图G4）。然后把回波高度返回到在b)中的值。d) 把探头向前移动，直至回波高度降至基准线。反向移动探头，直至回波返回到在c)中的值（见图G9和G10）。e) 记下探头的位置，记下回波波束路径长度。f) 反向移动探头，重复步骤a)-e)。g) 在纸上画出探头的位置并画出每个位置处波束的边界（见步骤e）和f)。沿波束的20dB边界测量区间长度。所画的图应能显示缺陷的尺寸和位置（见图G12）。注：1） 用这个确定缺陷尺寸的方法，可以忽略在测量探头的位置和评定20dB降点时的小的差错。2） 画探头的扩散边界时应仔细，以保证准确度。3）G3用纵向探头用6dB降方法来确定缺陷尺寸的步骤用纵向探头用6dB降方法来确定处于水平方位的缺陷的尺寸的步骤如下：a) 沿缺陷移动探头，直至在缺陷的边缘找到最后有效最大回波点（见图G1）。b) 在这一点，把回波高度调至满屏的80%-100%（见图G2）。c) 把增益降低6dB，记下回波高度（见图G14）。d) 把增益调回到在b)中的值。e) 把探头移出缺陷的边，直至回波降至在c)中的值（见图G13和G14）。f) 标记探头中心线的位置。g) 反向移动探头至缺陷的另一端，重复步骤e)和f)。h) 在与步骤e)和g)所用的方向相差90的方向上，重复步骤a)-g)。测量探头的移动距离M，得到缺陷的尺寸 (见图G15)。G4用最后有效回波方法来确定缺陷尺寸的步骤G4.1纵波探头方法步骤如下：a) 把探头移过缺陷，直至找到最后有效回波（见图G1）。注：最后有效回波点是指回波恰好要快速下落前的那一点（见图G7）。可能需要调节增益来找到这一点。b) 继续把探头向缺陷的边上移动，直至到回波要开始下降处。c) 标记探头中心线的位置（这将是评定缺陷时的边界）。d) 反向移动探头至缺陷的另一端，重复步骤a), b)和c)。e)