鍛件直探頭超聲波探傷靈敏度調整方法比較

陳士華

摘 要：通過采用多種規格的直探頭在DB-P試塊上用AVG法測量平底孔當量尺寸并與實際孔徑進行對比，證明鍛鋼件檢驗標準規定的調整探傷靈敏度的三種方法如對比試塊法、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結果，底波法和AVG法測試結果偏大，極限誤差平底孔當量孔徑放大50%。操作者出具檢測報告時應如實注明用何種方法建立探傷靈敏度，利于各方核查探傷結果的準確性。

關鍵詞：鍛件 直探頭 探傷靈敏度 比較

中圖分類號：TG115 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（a）-0104-01

鍛件的制造主要由鑄造、鍛造、熱處理及機械加工4道工序組成，超聲波探傷時都要用直探頭探傷，有時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比試塊法、底波反射法和AVG曲線法。對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范圍的對比試塊，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，不同點在于底波反射法在3倍近場距離之內不可用，而AVG法可以通過實測得到，隨著超聲波探傷儀技術的進步，底波反射法可以用DAC法代替。描述規則反射體至波源的距離、反射信號的幅度、反射面積當量大小之間的相互關系的曲線稱為AVG曲線，又稱距離-波幅-當量曲線，其中A代表反射體至波源的距離，V代表反射體回波信號的幅度，G代表反射體的當量大小，英文名為DGS曲線，形象地表述了聲程、波幅、當量大小之間的關系。根據通用性不同，分為通用AVG曲線（適用于所有探頭）和實用AVG曲線（適用于固定探頭）。與通用AVG曲線一樣，x<3N區域內的實用AVG曲線只能由實測求得，當x≥3N時，理論計算與實測十分接近，因此x≥3N區域內的實用AVG曲線通常用理論計算繪制。由于工件輪廓尺寸的影響，底波法和實用AVG曲線法定量精度方面與對比試塊法稍有不同，筆者根據本單位日常檢測工件一般小于200 mm的實際情況，用不同規格的直探頭在DB-P-Z20-4、DB-P-Z15-2、DB-P-Z10-2平底孔對比試塊上分別進行試驗，得出了實用AVG曲線法在上述對比試塊上的試驗結果。

1 試驗條件和方法

1.1 試驗條件

（1）儀器：HS600型數字式超聲波探傷儀。

（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號機油。

1.2 試驗方法

HS600型數字式超聲波探傷儀具有部分實用AVG功能（僅限于制作聲程≥三倍近場部分），而且具有單點實用AVG能力，測試結果與底波反射法理論計算相同，所以試驗用直探頭測出每個試塊的第一次底面回波后建立實用AVG曲線，再用此曲線測量試塊中平底孔的當量直徑。底波法和實用AVG法與對比試塊法使用上的不同點在于探頭和工件縱波聲速的真實性上，因為聲速和頻率參與定量計算，因此根據探頭入廠檢測報告如實輸入頻率參數，縱波聲速通過超聲波探傷儀自動校準后輸入，這樣得到的實用AVG曲線才準確。

2 測試結果與分析

測試結果如表1所示。

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

具有相互平行大平面鍛件是外觀形狀最簡單的一種，測試結果顯示并不是3倍近場距離以外什么探頭就可以隨便可以用理論計算求缺陷當量。底波法和實用AVG法理論上沒有問題，但是使用時必須要考慮工件輪廓尺寸的影響。

3 結語

對比試塊法以數值確定的平底孔作為反射體，標定DAC曲線，去除了許多干擾定量準確性的因素，實用簡單，但使用時一定要實際測量補償值，測試結果的精確性依賴于試塊制作精度，試塊使用前需要進行檢定，只有測試合格的試塊才可以投入使用。

底波反射法和實用AVG法受到一定限制，測試結果一般偏大，優點是不需要試塊，探傷人員在實際操作中遇到缺陷，只要在其附近完好部位測量三處底面回波，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建立實用AVG曲線。缺陷定量時，只要根據缺陷所在聲程、缺陷回波相對底面回波的dB差值，就可以得到缺陷的當量大小。實際上，現在的數字式超聲波探傷儀軟件設計已經非常先進，能夠直接給出缺陷當量、聲程等參數，不需要操作者自己計算，使用起來非常方便，大大減輕了探傷人員的工作壓力。

由于3種調整探傷靈敏度的方式不同，定量精度有差異，所以在檢測標準允許采用的情況下，操作者使用那種調整方法在探傷報告中應予注明，便于供需雙方核查探傷結果的準確性。

參考文獻

[1] 全國鍋爐壓力容器無損檢測人員資格檢定考核委員會.超聲波探傷[M].北京：勞動人事出版社，1989.

[2] GB/T 6402—2008.鋼鍛件超聲檢測方法[S].2008.

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