大型零件超声波检测灵敏度的研究

大型零件超声波检测灵敏度的研究

通常的超声波检测是指具有良好的超声性能的钢铁素材料。为了提高超声波检测的可靠性和准确性,下面几个实际检测中的问题应予关注。1超声波检测灵敏度的调整检测灵敏度的设置方法依赖于超声波声场理论。1.1球面波情况下的下球面波情况下的比较超声波检测应用的是有限尺寸圆平面声源。只有在S>3N的情况下与球面波情况近似。见图1:P———S点声压P0———初始声压λ———纵波波长mmS———声程mmD———声源直径mmN———近场区长度mm1.2超声波检测灵敏度的检测方法根据上述特点,锻件超声波探伤灵敏度调节,分为试块比较方法和声场声压计算方法。1.2.1被检工件声程截面厚度通常利用人工平底孔反射体回波来调节超声波检测灵敏度。适用于下列情况:(1)被检工件声程(截面厚度)<3N;(2)被检工件由于几何形状因素,没有平行表面;(3)由于被检工件存在缺陷影响,测不到完好透声区域。1.2.2求出差值db调节检测灵敏度此方法利用被检工件平行底面(或对称面)作为基准反射体。与某一设置的当量平底孔(灵敏度数值)声压反射的比较,求出差值△dB调节检测灵敏度。其要求工件上下平面平行,且S>3N。△dB———回波高度差值dBPB———大平底面声压反射dBPФ———设定的平底孔声压反射dB上述的方法在通常的情况下是可行的,如提高精度还应考虑声衰减。由于工业技术能力的发展,大型锻件市场需求增多,其工件厚度可达2m或更大,且灵敏度要求提高。2超声波检测结果分析和提高加工质量的影响有些工件在加工过程中,其表面粗糙度不均匀,不同位置底面回波高度不一致,影响检测灵敏度的合理调节,必然导致检测结果出现较大误差。例如一个锻造管板,其加工表面粗糙度差异很大。用2.5MHzФ20直探头在管板加工表面对比测试,外缘的点与工件1/2直径位置的点底面回波相差约3~4dB,外缘的点与中心位置的点底面回波相差约8dB。此外,几何形状因素对超声波结果也有较大影响。如在打磨的锻件毛坯表面进行超声波检测,有人认为其检测结果很有效,灵敏度往往高于加工后的灵敏度,其实不然。此种检测只能是非常粗糙的检测,由于几何因素的影响和打磨条件的限制(往往是打磨一个或几个带状表面),不可能扫差到整个截面。真正有效用的对象是对一些大的或特大的高级部件的在锻造过程中应用,在大型锻件进行的质量检验过程中,因为超声波检测内部缺陷超标,使其质量达不到技术要求的情况占较大比重。为了提高部件的合格率(提高内部质量),增加一道工序———先将其制成方坯进行超声波检测。根据超声波检测的结果决定后面的制造工序。这样做法十分有效。3工业重复使用超声波检测耦合剂的选择也是超声波检测重要的环节,是否正确选用耦合剂会给超声波检测结果带来影响。在手动接触法超声波检测中,即工业机油和化学浆糊。在试块上测试两种耦合剂差异一般在2~3dB,然而在实际使用中会产生较大差异,原因为两种耦合剂的润湿效果不同,而化学浆糊润湿效果差一些,且易腐蚀工件表面。4缺陷当量值下面讨论S>3N情况下缺陷测定问题。在实际工作中,做的最多是缺陷当量的计算,对部件内在质量制造方与买方存在争议也是缺陷当量值。通常由下面两种方法计算缺陷当量值。4.1根据平面凹陷和凹陷回波声的标度差计算凹陷体积Фj———基准平底孔当量mmФf———缺陷当量mmSj———基准平底孔声程mmSf———缺陷声程mm4.2根据大平面波的回波和缺陷回波的声音差异计算灾害等效λ———纵波波长mmФf———缺陷当量mmSB———大平底声程mmSf———缺陷声程mm5检测结果分析超声波检测使用的是A型脉冲反射式仪器,通过观察仪器显示器的回波状态来判定缺陷的存在。其描述缺陷形貌的信息十分有限,且又受到分辨力的制约。目前此种方式只能将缺陷大致描述为点、线或平面。由此来判定缺陷的性质较为困难。由超声波检测方法判定缺陷性质是一个综合的过程,关系到设备运行安全。还应该了解热加工工艺知识,金属学的知识。尽可能得到无损检测与破坏实验结果的对比,总之应是一个经验积累及对缺陷类型综合分析过程。除较为典型的情况外,超声波检测定性不能做到准确。如偏析与白点缺陷往往不易分辨,有时偏析缺陷中存在白点缺陷。钢中的白点缺陷由于对基体破坏了巨大,得到了广泛关注。因此,我们确定缺陷性质时应十分慎重,充分了解工件制造的工艺过程,进行综合分析。利用超声波检测方法对某些缺陷性质还是能够确定的。对于一个由于内部缺陷报废的锻件,只要知道金属内部组织不存在夹渣缺陷,通过合理工艺方法是可以将其重新锻制为合格坯件的例子是较多的。如对存在疏松和偏析缺陷锻件的改制往往取得满意的结果,这是工艺人员十分关注缺陷的定性工作原因。综上所述在锻件超声波检测中,应正确理解超声波检测原理,严格执行相关标准或技术文件的要求,操作中注重每个环节,合理选择