鍛件與鑄件超聲波探傷應用技巧簡析

2021-07-24 08:16:33 字數 1718 閱讀 3056

鍛件和鑄件是各種機械裝置及鍋爐壓力容器的重要毛坯件。

一.鑄件超聲波探傷

由於鑄件晶粒粗大、透聲性差,訊雜比低,所以探傷困難大,它是利用具有高頻聲能的聲束在鑄件內部的傳播中,碰到內部表面或缺陷時產生反射而發現缺陷。反射聲能的大小是內表面或缺陷的指向性和性質以及這種反射體的聲阻抗的函式,因此可以應用各種缺陷或內表面反射的聲能來檢測缺陷的存在位置、壁厚或者表面下缺陷的深度。超聲檢測作為一種應用比較廣泛的無損檢測手段,其主要優勢表現在:

檢測靈敏度高,可以探測細小的裂紋;具有大的穿透能力,可以探測厚截面鑄件。其主要侷限性在於:對於輪廓尺寸複雜和指向性不好的斷開性缺陷的反射波形解釋困難;對於不合意的內部結構,例如晶粒大小、組織結構、多孔性、夾雜含量或細小的分散析出物等,同樣妨礙波形解釋;另外,檢測時需要參考標準試塊。。

二.鍛件超聲波探傷

(一)鍛件加工及常見缺陷

鍛件是由熱態鋼錠經鍛壓變形而成。鍛壓過程包括加熱、形變和冷卻。鍛件缺陷可分為鑄造缺陷、鍛造缺陷和熱處理缺陷。

鑄造缺陷主要有:縮孔殘餘、疏鬆、夾雜、裂紋等。鍛造缺陷主要有:

摺疊、白點、裂紋等。熱處理缺陷主要是裂紋。

縮孔殘餘是鑄錠中的縮孔在鍛造時切頭量不足殘留下來的,多見於鍛件的端部。

疏鬆是鋼錠在凝固收縮時形成的不緻密和孔穴,鍛造時因鍛造比不足而未全溶合,主要存在於鋼錠中心及頭部。

夾雜有內在夾雜、外來非金屬夾雜和金屬夾雜。內在夾雜主要集中於鋼錠中心及頭部。

裂紋有鑄造裂紋、鍛造裂紋和熱處理裂紋等。奧氏體鋼軸心晶間裂紋就是鑄造引起的裂紋。鍛造和熱處理不當,會在鍛件表面或心部形成裂紋。

白點是鍛件含氫量較高,鍛後冷卻過快,鋼中溶解的氫來不及逸出,造成應力過大引起的開裂。白點主要集中於鍛件大截面中心。白點在鋼中總是成群出現。

(二)探傷方法概述

按探傷時間分類,鍛件探傷可分為原材料探傷和製造過程中的探傷,產品檢驗及在役檢驗。

原材料探傷和製造過程中探傷的目的是及早發現缺陷,以便及時採取措施避免缺陷發展擴大造成報廢。產品檢驗的目的是保證產品質量。在役檢驗的目的是監督執行後可能產生或發展的缺陷,主要是疲勞裂紋。

1.軸類鍛件的探傷

軸類鍛件的鍛造工藝主要是以拔長為主,因而大部分缺陷的取向與軸線平行,此類缺陷的探測以縱波直探頭從徑向探測效果最佳。考慮到缺陷會有其它的分布及取向,因此軸類鍛件探傷,還應輔以直探頭軸向探測和斜探頭周向探測及軸向探測。

2.餅類、碗類鍛件的探傷

餅類和碗類鍛件的鍛造工藝主要以鐓粗為主,缺陷的分布主要平行於端麵,所以用直探頭在端麵探測是檢出缺陷的最佳方法。

3.筒類鍛件的探傷

筒類鍛件的鍛造工藝是先鐓粗,後沖孔,再滾壓。因此,缺陷的取向比軸類鍛件和餅類鍛件中的缺陷的取向複雜。但由於鑄錠中質量最差的中心部分已被沖孔時去除,因而筒類鍛件的質量一般較好。

其缺陷的主要取向仍與筒體外圓表面平行,所以筒類鍛件的探傷仍以直探頭外圓面探測為主,但對於壁較厚的筒類鍛件,須加用斜探頭探測。

(三)探測條件的選擇

1.探頭的選擇

鍛件超聲波探傷時,主要使用縱波直探頭,晶元尺寸為φ14~φ28mm,常用φ20mm。對於較小的鍛件,考慮近場區和耦合損耗原因,一般採用小晶元探頭。有時為了探測與探測麵成一定傾角的缺陷,也可採用一定k值的斜探頭進行探測。

對於近距離缺陷,由於直探頭的盲區和近場區的影響,常採用雙晶直探頭探測。

鍛件的晶粒一般比較細小,因此可選用較高的探傷頻率,常用2.5~5.0mhz。

對於少數材質晶粒粗大衰減嚴重的鍛件,為了避免出現「林狀回波」,提高訊雜比,應選用較低的頻率,一般為1.0~2.5mhz。

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