鑄鋼件超聲波檢驗

摘要：本文只談及碳素鑄鋼和低合金鑄鋼工件超聲波檢驗，以下簡稱鑄鋼工件。簡述了鑄鋼工件超聲波檢驗中所要檢出的主要缺陷。敘述了鑄鋼工件超聲波探傷的特點及檢驗方法。由于產品不同，驗收標準有差異，此方面不能予以詳述。

關鍵詞：儀器探頭缺陷

隨著工業的飛速發展，超聲波探傷已成為一種方便而有效的檢測手段，已被用于鑄鋼工件質量的評價。

1 鑄鋼工件超聲波檢驗所要檢出的主要缺陷

1.1 氣孔、縮孔及縮松

1.2 夾砂及夾雜

1.3 內冷鐵未熔合

1.4 冷隔

1.5 裂紋

上述缺陷在鑄鋼工件超聲波檢測中會經常遇到，由于工藝的控制，現在冷隔缺陷出現的機率較小。

2 鑄鋼工件超聲波探傷的要點

2.1 由于鑄鋼工件內部組織不均勻，缺陷較多，信噪比較差及聲能損失大，一般在超聲波檢驗中，應該采用大功率且性能良好的儀器和換能器（探頭）。換能器頻率應選擇1～2MHz，其晶片尺寸以Φ20～30mm為宜。

2.2 通常鑄鋼工件除機加工表面有檢驗要求外，部分非機加工表面也有檢驗要求。需要檢測的非機加工表面應為噴丸、打磨處理，表面無包砂、氧化皮、無割口和過大凹凸的表面。采用稠度大且聲耦合良好的耦合劑（CMC）和帶有軟保護膜的換能器可減少粗糙表面對聲耦合的影響。另外，工件目視檢查是十分重要的。目視檢出的表面缺陷應補修好，并用機加工或打磨的方法使該處平整不影響探頭掃查。這對于保證超聲波檢測的可靠性是必要的。

3 檢驗

鑄鋼工件超聲波探傷中使用直束、角束、雙晶片（收—發）探頭實現檢驗的。其中直束探頭使用最為廣泛且有效。

3.1 直束探頭檢驗

3.1.1 探頭標稱頻率1～2MHz，晶片尺寸以Φ20～30mm。

3.1.2 探測靈敏度可用一組鑄鋼試塊調節。即把100%振幅參考線（ARL）做為探測靈敏度。此種方法在檢測中需要補償聲能轉換損失。另一種靈敏度調節的方法是將底面回波調到某一高度，如ASME標準中規定的方法，但是探測面與底面不平行時此方法使用是有困難的。

3.1.3 掃查速度應適當，多數標準規定不可大于150mm/秒，探頭掃查線至少要有15%的重疊區域。

3.1.4 缺陷記錄 任何位于或高于ARL線的指示應記錄，底面回波損失大的部位也要記錄。鑄鋼工件中缺陷多為體積形狀，聲發射率較低。依據底面回波高度對評價工件質量是十分重要的。多數國外標準對此都有具體要求。

直束探頭檢驗是鑄鋼工件超聲波探傷的主要方式。對縮孔、縮松、內冷鐵未熔合及冷隔缺陷檢出率是很高的，對裂紋缺陷檢出率也較高，即便裂紋方向與波傳方向一致也會得到較好的檢測效果。此缺陷對底波影響較大。裂紋中心部位與無缺陷部位的底波相差約20dB。這表明，檢驗中掃查正確，此類缺陷不會漏檢。

3.2 角束探頭檢驗 斜角檢驗也應用ARL線為檢驗記錄線，此線是利用一組橫孔反射體試塊回波繪出的（圖一RB3試塊）。斜角檢驗主要檢查裂紋缺陷和不利于直束檢驗的部位，有時，對直束檢驗有懷疑的部位做附加檢驗，實際上它是直束檢驗的補充。

3.3 雙晶片收—發（T—R）探頭檢驗 T—R探頭用于檢驗工件近表面缺陷。鑄造齒輪和有配合關系的工件表面都需要應用T—R探頭檢驗，使用T—R探頭要考慮它的焦點和工件表面光潔度，光潔度要高于Ra6.3。如果表面粗糙，聲耦合不穩定對檢驗結果影響很大。該檢驗的記錄線是用一組平底孔試塊回波繪出的（圖二CSII試塊）。

最后談一下質量驗收。質量驗收有關細節在技術文件中予以規定。在該文件中，可能采用某種標準的某一等級或規定具體量值。我們嚴格遵守標準文件中的規定判定工件是否合格。

參考文獻：

[1]ASTM A609碳素鋼和低合金鋼鑄件的超聲波探傷標準.

[2]DIN17245耐熱鑄鋼件供貨技術條件.

作者簡介：張海麗（1982-）女，遼寧沈陽人，專科，助理工程師，主要從事大型鑄鍛件的無損檢測工作。解斌（1983-）男，遼寧沈陽人，本科，助理工程師，主要從事大型鑄鍛件的無損檢測工作。