鍛件直探頭超聲波探傷靈敏度調(diào)整方法比較

陳士華

摘 要：通過(guò)采用多種規(guī)格的直探頭在DB-P試塊上用AVG法測(cè)量平底孔當(dāng)量尺寸并與實(shí)際孔徑進(jìn)行對(duì)比，證明鍛鋼件檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的調(diào)整探傷靈敏度的三種方法如對(duì)比試塊法、底波反射法、AVG法建立的探傷靈敏度，相同的平底孔可能得出不一致的檢測(cè)結(jié)果，底波法和AVG法測(cè)試結(jié)果偏大，極限誤差平底孔當(dāng)量孔徑放大50%。操作者出具檢測(cè)報(bào)告時(shí)應(yīng)如實(shí)注明用何種方法建立探傷靈敏度，利于各方核查探傷結(jié)果的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：鍛件 直探頭 探傷靈敏度 比較

中圖分類號(hào)：TG115 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）07（a）-0104-01

鍛件的制造主要由鑄造、鍛造、熱處理及機(jī)械加工4道工序組成，超聲波探傷時(shí)都要用直探頭探傷，有時(shí)還需要附加斜探頭探傷。直探頭超聲波探傷中確定探傷靈敏度的方法通常有對(duì)比試塊法、底波反射法和AVG曲線法。對(duì)比試塊法就是制作具有相同孔徑、平底孔聲程覆蓋工件檢測(cè)范圍的對(duì)比試塊，用以確定探傷靈敏度和缺陷定量的方法；底波反射法與AVG法理論上是一致的，不同點(diǎn)在于底波反射法在3倍近場(chǎng)距離之內(nèi)不可用，而AVG法可以通過(guò)實(shí)測(cè)得到，隨著超聲波探傷儀技術(shù)的進(jìn)步，底波反射法可以用DAC法代替。描述規(guī)則反射體至波源的距離、反射信號(hào)的幅度、反射面積當(dāng)量大小之間的相互關(guān)系的曲線稱為AVG曲線，又稱距離-波幅-當(dāng)量曲線，其中A代表反射體至波源的距離，V代表反射體回波信號(hào)的幅度，G代表反射體的當(dāng)量大小，英文名為DGS曲線，形象地表述了聲程、波幅、當(dāng)量大小之間的關(guān)系。根據(jù)通用性不同，分為通用AVG曲線（適用于所有探頭）和實(shí)用AVG曲線（適用于固定探頭）。與通用AVG曲線一樣，x<3N區(qū)域內(nèi)的實(shí)用AVG曲線只能由實(shí)測(cè)求得，當(dāng)x≥3N時(shí)，理論計(jì)算與實(shí)測(cè)十分接近，因此x≥3N區(qū)域內(nèi)的實(shí)用AVG曲線通常用理論計(jì)算繪制。由于工件輪廓尺寸的影響，底波法和實(shí)用AVG曲線法定量精度方面與對(duì)比試塊法稍有不同，筆者根據(jù)本單位日常檢測(cè)工件一般小于200 mm的實(shí)際情況，用不同規(guī)格的直探頭在DB-P-Z20-4、DB-P-Z15-2、DB-P-Z10-2平底孔對(duì)比試塊上分別進(jìn)行試驗(yàn)，得出了實(shí)用AVG曲線法在上述對(duì)比試塊上的試驗(yàn)結(jié)果。

1 試驗(yàn)條件和方法

1.1 試驗(yàn)條件

（1）儀器：HS600型數(shù)字式超聲波探傷儀。

（2） 探頭：2.5P10、2.5P14、2.5P20直探頭。

（3）試塊：DB-P-Z20-4、DB-P-Z15-2、DB-P-Z10-2平底孔試塊。

（4）耦合劑：68號(hào)機(jī)油。

1.2 試驗(yàn)方法

HS600型數(shù)字式超聲波探傷儀具有部分實(shí)用AVG功能（僅限于制作聲程≥三倍近場(chǎng)部分），而且具有單點(diǎn)實(shí)用AVG能力，測(cè)試結(jié)果與底波反射法理論計(jì)算相同，所以試驗(yàn)用直探頭測(cè)出每個(gè)試塊的第一次底面回波后建立實(shí)用AVG曲線，再用此曲線測(cè)量試塊中平底孔的當(dāng)量直徑。底波法和實(shí)用AVG法與對(duì)比試塊法使用上的不同點(diǎn)在于探頭和工件縱波聲速的真實(shí)性上，因?yàn)槁曀俸皖l率參與定量計(jì)算，因此根據(jù)探頭入廠檢測(cè)報(bào)告如實(shí)輸入頻率參數(shù)，縱波聲速通過(guò)超聲波探傷儀自動(dòng)校準(zhǔn)后輸入，這樣得到的實(shí)用AVG曲線才準(zhǔn)確。

2 測(cè)試結(jié)果與分析

測(cè)試結(jié)果如表1所示。

可以看出，雖然平底孔的聲程在3倍近場(chǎng)距離之外，符合理論要求，但是2.5P14直探頭對(duì)DB-P-Z10-2試塊中Φ2 mm平底孔的檢測(cè)結(jié)果超差較多，已經(jīng)超出探傷精度±2dB的要求，更換一只同規(guī)格的直探頭測(cè)試結(jié)果基本一致。底波反射法和實(shí)用AVG法得出的結(jié)果一般均比實(shí)際值偏大，極端的時(shí)候比實(shí)際平底孔直徑大50%。

具有相互平行大平面鍛件是外觀形狀最簡(jiǎn)單的一種，測(cè)試結(jié)果顯示并不是3倍近場(chǎng)距離以外什么探頭就可以隨便可以用理論計(jì)算求缺陷當(dāng)量。底波法和實(shí)用AVG法理論上沒(méi)有問(wèn)題，但是使用時(shí)必須要考慮工件輪廓尺寸的影響。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)比試塊法以數(shù)值確定的平底孔作為反射體，標(biāo)定DAC曲線，去除了許多干擾定量準(zhǔn)確性的因素，實(shí)用簡(jiǎn)單，但使用時(shí)一定要實(shí)際測(cè)量補(bǔ)償值，測(cè)試結(jié)果的精確性依賴于試塊制作精度，試塊使用前需要進(jìn)行檢定，只有測(cè)試合格的試塊才可以投入使用。

底波反射法和實(shí)用AVG法受到一定限制，測(cè)試結(jié)果一般偏大，優(yōu)點(diǎn)是不需要試塊，探傷人員在實(shí)際操作中遇到缺陷，只要在其附近完好部位測(cè)量三處底面回波，如果三處底面回波基本一致，就可以用此處底面回波作為基準(zhǔn)建立實(shí)用AVG曲線。缺陷定量時(shí)，只要根據(jù)缺陷所在聲程、缺陷回波相對(duì)底面回波的dB差值，就可以得到缺陷的當(dāng)量大小。實(shí)際上，現(xiàn)在的數(shù)字式超聲波探傷儀軟件設(shè)計(jì)已經(jīng)非常先進(jìn)，能夠直接給出缺陷當(dāng)量、聲程等參數(shù)，不需要操作者自己計(jì)算，使用起來(lái)非常方便，大大減輕了探傷人員的工作壓力。

由于3種調(diào)整探傷靈敏度的方式不同，定量精度有差異，所以在檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)允許采用的情況下，操作者使用那種調(diào)整方法在探傷報(bào)告中應(yīng)予注明，便于供需雙方核查探傷結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1] 全國(guó)鍋爐壓力容器無(wú)損檢測(cè)人員資格檢定考核委員會(huì).超聲波探傷[M].北京：勞動(dòng)人事出版社，1989.

[2] GB/T 6402—2008.鋼鍛件超聲檢測(cè)方法[S].2008.

[3] EN 10228—3 1998.鋼鍛件無(wú)損探傷 第3部分：普通鋼或馬氏體鋼鍛件超聲探傷[S].