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      徐州鍛件缺陷的探傷和低倍檢驗

      來源: 日期:2023-12-15 人氣:14547

      在鋼材質量檢驗中,低倍檢驗被列為按順序檢驗項目的位。但是低倍檢驗必須將鋼切開進行取樣、加工、酸浸等,不僅延長了生產周期,而且造成浪費較大。用超聲波探傷代替低倍檢驗,可以大大縮短生產、檢驗周期,提高成材率,降低成本。鍛件超聲波檢測標準CB/T7736《鋼的低倍缺陷超聲波檢驗法》中規定,按標準中的評定準則,超聲波檢驗合格的鋼無需做酸蝕實驗,結果報告按" 低倍合格" 報出。該標準中,鍛件的超聲波探傷代替低倍檢驗是從缺陷定量的角度出發。如果能從定性角度,通過超聲波探傷波形預判缺陷,這對鍛件生產及質量控制意義重大。

           通過對大量鍛件檢測總結,初步將常見缺陷的超聲波探傷結果作出分類,并與低倍檢驗結果對應。

      1、鍛件缺陷探傷波形的分類

           經過實際生產中大量的鍛件超聲波探傷結果,按照缺陷回波的形貌特征,將鍛件探傷波形分別定義為:單峰、多峰、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。探傷時規定先將缺陷波高度調到屏幕高度的80%左右,然后再進行評判。

      2、探傷波形與低倍檢驗的關系

      2.1 裂紋

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

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

      2.2 白點

           在超聲波探傷中白點的回波具有兩個明顯的特征:其一,缺陷波形尖銳清晰,各缺陷波彼此獨立存在,波峰陡峭,波根狹窄;其二,對探頭移動十分敏感,當探頭稍微移動時缺陷波此起彼伏,交替變化。

          白點低倍如圖5所示,對應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:從檢測面方向探測,多個尖脈沖,樹林狀特征,反射波波峰清晰,尖銳有力,但稍一動探頭就消失。

      2.3 疏松

          疏松低倍形貌特征為:在酸蝕試樣上,出現在中心部位或分散的空隙和暗點,如圖7所示。對應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:從檢測面方向探測,多個尖脈沖,山峰狀特征,反射波波峰、波谷清晰,波峰尖銳有力,但稍一動探頭傷波切換,變化不快。寶塔峰的定義為:從檢測面方向探測,多個成串脈沖,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稱。

      2.4 偏析

           常見偏析為與鋼錠形狀有關的錠型偏析,如圖10所示。對應的典型探傷波形如圖11所示,此波形稱為偏析峰,其定義為:從檢測面方向探測,非中心位置,環狀分布的特定尖脈沖或尖脈沖后隨漸減脈沖波出現,它對底波反射次數無明顯影響,隨著探傷靈敏度提高,底波次數明顯增加。

      2.5 縮孔

            縮孔低倍形貌特征為:在酸蝕試樣上呈不規則的集中空洞,如圖12所示。對應的典型探傷波形如圖13所示,此波形稱為縮孔峰,其定義為:從檢測面方向探測,傷波反射強烈,波底寬大,成束狀,在主傷波附近常伴有小傷波,對底波影響嚴重,常使底波消失,環狀各處傷波基本類似,縮孔常出現在冒口端或熱節處。

      2.6 晶粒粗大

          晶粒粗大嚴重時,對超聲波的吸收和散射影響較大,在檢測中將引起超聲能的強烈衰減,一般情況底波只有1~2次,提高靈敏度時,底波反射次數并無明顯增加,而降低探頭頻率,底波反射次數明顯增多。晶粒粗大低倍特征如圖14所示。對應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:從檢測面方向探測,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,移動探頭時傷波跳動迅速。

      2.7 夾雜物

         夾雜物可能單個出現,可能多個分散或群居,如圖16所示。對應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

          鍛件內部存在顯微缺陷時,探傷時出現微弱缺陷回波,如圖18所示。此波形稱為草狀波,其定義為:從檢測面方向探測,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,移動探頭時傷波跳動迅速。

      3、鍛件探傷缺陷案例

      3.1 軸類鍛件探傷分析案例

      3.1.1 被測鍛件及其超聲波檢測材料為30CrMo的圓棒鍛件,如圖19所示,超聲波圓周面檢測發現距端面300mm 處存在缺陷,更大當量為FBH2.7mm,缺陷深度為167mm。缺陷特征:單峰,如圖20所示。預判缺陷為裂紋或夾雜物。

      3.1.2 低倍檢驗

       圓棒鍛件的橫截面經1:1工業鹽酸水溶液熱侵蝕,低倍面上距外圓160mm 處,有一條裂紋,形態剛直,長約4mm。按照ASTM E381評級,S<1,R<1,C <1。圖21為低倍試樣局部放大宏觀形貌。

      3.1.3 分析結果

      根據A超圖預判缺陷為裂紋或夾雜物,后經低倍檢測的驗證,鍛件內部存在單個顯微裂紋。

      3.2 餅類鍛件探傷分析案例

      3.2.1 被測鍛件及其超聲波檢測

        材料為1Cr13的餅形鍛件,實物及尺寸如圖22所示。

        用數字式A 型徐州超聲波徐州探傷儀在鍛件端面進行粗略掃查,判斷內部缺陷的大致位置,如圖23所示。然后用探頭對缺陷集中區域進行檢測,缺陷特征波形如圖24所示,缺陷波為尖銳單峰,無草狀回波,且缺陷回波幅值較高,對底波有明顯的吸收作用,底波基本消失,預測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

         根據探傷時標定的缺陷位置,采用線切割的方法在缺陷位置取樣進行低倍檢驗,結果如圖25所示,通過低倍檢測可以看出在鍛件存在較大孔洞類裂紋缺陷。

      3.2.3 分析結果

      根據缺陷A 型超聲波檢測預判缺陷為較大的裂紋或大型孔洞類缺陷,后經低倍檢測的驗證,鍛件內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 被測鍛件及其超聲波檢測

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

      3.3.2 低倍檢驗

      在探傷存在缺陷回波的區域對工件進行取樣解剖,經低倍檢驗,宏觀形貌見圖28,存在疏松及裂紋缺陷,疏松等級2.5級,多條裂紋,長度為2mm~4mm。

      3.3.3 分析結果

         根據缺陷A 型超聲波檢測和低倍檢測的驗證,鍛件內部存在大量疏松及裂紋。

      4、結論

         (1)按缺陷波形貌,可將鍛件缺陷探傷波形進行分類:單峰、多峰、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)鍛件缺陷低倍檢驗圖與探傷波形存在對應關系:縮孔對應縮孔峰;疏松對應連峰、寶塔峰;裂紋對應單峰、多峰、連峰、層峰;白點對應多峰;夾雜物對應單峰、多峰、連峰;偏析對應偏析峰;晶粒粗大對應降低草狀波;顯微缺陷對應草狀波。利用此對應關系,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理論的完善提供依據。

       (3)鍛造生產過程中,原材料、鍛造工藝、熱處理工藝等均會造成鍛件缺陷。超聲波探傷是有效的鍛件質量控制手段,有助于缺陷的預防、發現及補救。


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