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天津鍛件缺陷的探傷和低倍檢驗(yàn)

來(lái)源: 日期:2023-12-15 人氣:27301

在鋼材質(zhì)量檢驗(yàn)中,低倍檢驗(yàn)被列為按順序檢驗(yàn)項(xiàng)目的位。但是低倍檢驗(yàn)必須將鋼切開進(jìn)行取樣、加工、酸浸等,不僅延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期,而且造成浪費(fèi)較大。用超聲波探傷代替低倍檢驗(yàn),可以大大縮短生產(chǎn)、檢驗(yàn)周期,提高成材率,降低成本。鍛件超聲波檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)CB/T7736《鋼的低倍缺陷超聲波檢驗(yàn)法》中規(guī)定,按標(biāo)準(zhǔn)中的評(píng)定準(zhǔn)則,超聲波檢驗(yàn)合格的鋼無(wú)需做酸蝕實(shí)驗(yàn),結(jié)果報(bào)告按" 低倍合格" 報(bào)出。該標(biāo)準(zhǔn)中,鍛件的超聲波探傷代替低倍檢驗(yàn)是從缺陷定量的角度出發(fā)。如果能從定性角度,通過(guò)超聲波探傷波形預(yù)判缺陷,這對(duì)鍛件生產(chǎn)及質(zhì)量控制意義重大。

     通過(guò)對(duì)大量鍛件檢測(cè)總結(jié),初步將常見缺陷的超聲波探傷結(jié)果作出分類,并與低倍檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)應(yīng)。

1、鍛件缺陷探傷波形的分類

     經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)中大量的鍛件超聲波探傷結(jié)果,按照缺陷回波的形貌特征,將鍛件探傷波形分別定義為:?jiǎn)畏濉⒍喾?、連峰、寶塔峰、偏析峰、縮孔峰、層峰、降低草狀波、草狀波以及它們的組合波形。探傷時(shí)規(guī)定先將缺陷波高度調(diào)到屏幕高度的80%左右,然后再進(jìn)行評(píng)判。

2、探傷波形與低倍檢驗(yàn)的關(guān)系

2.1 裂紋

   單個(gè)裂紋低倍形貌如圖1所示,對(duì)應(yīng)的典型探傷波形如圖2所示,此波形稱為單峰(或稱單點(diǎn)),其定義為:從檢測(cè)面方向探測(cè),單個(gè)尖脈沖,樹桿狀特征,反射波波峰清晰,尖銳有力,但稍一動(dòng)探頭就消失。多個(gè)裂紋的探傷波形也可為多峰、連峰,將在后面介紹。

     裂紋另一個(gè)較典型特征是層狀分布形貌,如圖3所示。對(duì)應(yīng)的典型探傷波如圖4所示,此波形稱為層峰,其定義為:從檢測(cè)面方向探測(cè),單個(gè)尖脈沖,樹桿狀特征,反射波波峰清晰,尖銳有力,但移動(dòng)探頭,波形位置漸變或不變。

2.2 白點(diǎn)

     在超聲波探傷中白點(diǎn)的回波具有兩個(gè)明顯的特征:其一,缺陷波形尖銳清晰,各缺陷波彼此獨(dú)立存在,波峰陡峭,波根狹窄;其二,對(duì)探頭移動(dòng)十分敏感,當(dāng)探頭稍微移動(dòng)時(shí)缺陷波此起彼伏,交替變化。

    白點(diǎn)低倍如圖5所示,對(duì)應(yīng)的典型探傷波形如圖6所示,此波形稱為多峰(或稱林狀),其定義為:從檢測(cè)面方向探測(cè),多個(gè)尖脈沖,樹林狀特征,反射波波峰清晰,尖銳有力,但稍一動(dòng)探頭就消失。

2.3 疏松

    疏松低倍形貌特征為:在酸蝕試樣上,出現(xiàn)在中心部位或分散的空隙和暗點(diǎn),如圖7所示。對(duì)應(yīng)的典型探傷波形如圖8、圖9所示,這兩種波形分別稱為連峰、寶塔峰。連峰的定義為:從檢測(cè)面方向探測(cè),多個(gè)尖脈沖,山峰狀特征,反射波波峰、波谷清晰,波峰尖銳有力,但稍一動(dòng)探頭傷波切換,變化不快。寶塔峰的定義為:從檢測(cè)面方向探測(cè),多個(gè)成串脈沖,寶塔狀特征,反射波波峰不斷地上升,至塔頂又不斷地下降,寶塔兩邊波峰近似對(duì)稱。

2.4 偏析

     常見偏析為與鋼錠形狀有關(guān)的錠型偏析,如圖10所示。對(duì)應(yīng)的典型探傷波形如圖11所示,此波形稱為偏析峰,其定義為:從檢測(cè)面方向探測(cè),非中心位置,環(huán)狀分布的特定尖脈沖或尖脈沖后隨漸減脈沖波出現(xiàn),它對(duì)底波反射次數(shù)無(wú)明顯影響,隨著探傷靈敏度提高,底波次數(shù)明顯增加。

2.5 縮孔

      縮孔低倍形貌特征為:在酸蝕試樣上呈不規(guī)則的集中空洞,如圖12所示。對(duì)應(yīng)的典型探傷波形如圖13所示,此波形稱為縮孔峰,其定義為:從檢測(cè)面方向探測(cè),傷波反射強(qiáng)烈,波底寬大,成束狀,在主傷波附近常伴有小傷波,對(duì)底波影響嚴(yán)重,常使底波消失,環(huán)狀各處傷波基本類似,縮孔常出現(xiàn)在冒口端或熱節(jié)處。

2.6 晶粒粗大

    晶粒粗大嚴(yán)重時(shí),對(duì)超聲波的吸收和散射影響較大,在檢測(cè)中將引起超聲能的強(qiáng)烈衰減,一般情況底波只有1~2次,提高靈敏度時(shí),底波反射次數(shù)并無(wú)明顯增加,而降低探頭頻率,底波反射次數(shù)明顯增多。晶粒粗大低倍特征如圖14所示。對(duì)應(yīng)的典型探傷波形如圖15所示,此波形稱為降低草狀波,其定義為:從檢測(cè)面方向探測(cè),呈降低草狀特征,反射波波峰清晰,傷波模糊不清晰,波與波之間難于分辨,移動(dòng)探頭時(shí)傷波跳動(dòng)迅速。

2.7 夾雜物

   夾雜物可能單個(gè)出現(xiàn),可能多個(gè)分散或群居,如圖16所示。對(duì)應(yīng)的探傷波形可能為單峰、多峰、連峰,如圖17所示。

2.8 顯微缺陷

    鍛件內(nèi)部存在顯微缺陷時(shí),探傷時(shí)出現(xiàn)微弱缺陷回波,如圖18所示。此波形稱為草狀波,其定義為:從檢測(cè)面方向探測(cè),成草狀特征,反射波波峰清晰,傷波模糊不清晰,波與波之間難于分辨,移動(dòng)探頭時(shí)傷波跳動(dòng)迅速。

3、鍛件探傷缺陷案例

3.1 軸類鍛件探傷分析案例

3.1.1 被測(cè)鍛件及其超聲波檢測(cè)材料為30CrMo的圓棒鍛件,如圖19所示,超聲波圓周面檢測(cè)發(fā)現(xiàn)距端面300mm 處存在缺陷,更大當(dāng)量為FBH2.7mm,缺陷深度為167mm。缺陷特征:?jiǎn)畏澹鐖D20所示。預(yù)判缺陷為裂紋或夾雜物。

3.1.2 低倍檢驗(yàn)

 圓棒鍛件的橫截面經(jīng)1:1工業(yè)鹽酸水溶液熱侵蝕,低倍面上距外圓160mm 處,有一條裂紋,形態(tài)剛直,長(zhǎng)約4mm。按照ASTM E381評(píng)級(jí),S<1,R<1,C <1。圖21為低倍試樣局部放大宏觀形貌。

3.1.3 分析結(jié)果

根據(jù)A超圖預(yù)判缺陷為裂紋或夾雜物,后經(jīng)低倍檢測(cè)的驗(yàn)證,鍛件內(nèi)部存在單個(gè)顯微裂紋。

3.2 餅類鍛件探傷分析案例

3.2.1 被測(cè)鍛件及其超聲波檢測(cè)

  材料為1Cr13的餅形鍛件,實(shí)物及尺寸如圖22所示。

  用數(shù)字式A 型天津超聲波天津探傷儀在鍛件端面進(jìn)行粗略掃查,判斷內(nèi)部缺陷的大致位置,如圖23所示。然后用探頭對(duì)缺陷集中區(qū)域進(jìn)行檢測(cè),缺陷特征波形如圖24所示,缺陷波為尖銳單峰,無(wú)草狀回波,且缺陷回波幅值較高,對(duì)底波有明顯的吸收作用,底波基本消失,預(yù)測(cè)缺陷類型為較大的裂紋或大型孔洞類缺陷。

3.2.2 低倍檢驗(yàn)

   根據(jù)探傷時(shí)標(biāo)定的缺陷位置,采用線切割的方法在缺陷位置取樣進(jìn)行低倍檢驗(yàn),結(jié)果如圖25所示,通過(guò)低倍檢測(cè)可以看出在鍛件存在較大孔洞類裂紋缺陷。

3.2.3 分析結(jié)果

根據(jù)缺陷A 型超聲波檢測(cè)預(yù)判缺陷為較大的裂紋或大型孔洞類缺陷,后經(jīng)低倍檢測(cè)的驗(yàn)證,鍛件內(nèi)部存在大的孔洞類裂紋缺陷。

3.3 筒形鍛件探傷分析案例

3.3.1 被測(cè)鍛件及其超聲波檢測(cè)

   材料為12CrMo1的筒形鍛件,如圖26所示,對(duì)其軸向、端面進(jìn)行超聲波直探頭檢測(cè),缺陷回波特征:多峰(林狀),有少量草狀波,信噪波大于10dB,多個(gè)回波幅度不高,波形穩(wěn)定,從不同方位探測(cè),回波幅度變化較大,如圖27所示。預(yù)判鍛件存在大量的疏松及裂紋。

3.3.2 低倍檢驗(yàn)

在探傷存在缺陷回波的區(qū)域?qū)ぜM(jìn)行取樣解剖,經(jīng)低倍檢驗(yàn),宏觀形貌見圖28,存在疏松及裂紋缺陷,疏松等級(jí)2.5級(jí),多條裂紋,長(zhǎng)度為2mm~4mm。

3.3.3 分析結(jié)果

   根據(jù)缺陷A 型超聲波檢測(cè)和低倍檢測(cè)的驗(yàn)證,鍛件內(nèi)部存在大量疏松及裂紋。

4、結(jié)論

   (1)按缺陷波形貌,可將鍛件缺陷探傷波形進(jìn)行分類:?jiǎn)畏濉⒍喾?、連峰、寶塔峰、偏析峰、縮孔峰、層峰、降低草狀波、草狀波以及它們的組合波形。

 (2)鍛件缺陷低倍檢驗(yàn)圖與探傷波形存在對(duì)應(yīng)關(guān)系:縮孔對(duì)應(yīng)縮孔峰;疏松對(duì)應(yīng)連峰、寶塔峰;裂紋對(duì)應(yīng)單峰、多峰、連峰、層峰;白點(diǎn)對(duì)應(yīng)多峰;夾雜物對(duì)應(yīng)單峰、多峰、連峰;偏析對(duì)應(yīng)偏析峰;晶粒粗大對(duì)應(yīng)降低草狀波;顯微缺陷對(duì)應(yīng)草狀波。利用此對(duì)應(yīng)關(guān)系,有助于鍛件缺陷的超聲

波定性探傷,為超聲波探傷代替低倍檢驗(yàn)理論的完善提供依據(jù)。

 (3)鍛造生產(chǎn)過(guò)程中,原材料、鍛造工藝、熱處理工藝等均會(huì)造成鍛件缺陷。超聲波探傷是有效的鍛件質(zhì)量控制手段,有助于缺陷的預(yù)防、發(fā)現(xiàn)及補(bǔ)救。