大型游樂設施棒材超聲波檢測工藝優化

楊芬

【摘 要】 大型游樂設施棒料超聲波手動檢測時，有時不易確定靈敏度或不易確定其缺陷當量，常出現基準靈敏度不準、表面補償不準、缺陷定位不準等問題，本文對此工藝進行了優化。并通過反復試驗，在正確選用探頭，校正靈敏度，探頭偏移位置后精準對缺陷進行定位。對缺陷精準定位后可避免在坡口預留線內留有缺陷。對焊接質量造成嚴重影響。

【關鍵詞】 棒料 超聲波檢測 超聲波探傷 手動檢測

1? 引言

大型游樂設施中棒料作為關鍵部件存在，超聲波檢測適用于檢測棒料內部缺陷。對平行于表面的厚度較小的棒料，射線檢測往往較困難的，而超聲波檢測是最經濟可行的方法。棒料手動檢測一般用超聲縱波，在游樂設施中棒料直徑一般均大于20mm且小于等于250mm，檢測人員選用延棒料的軋制方向進行檢測，在檢測過程中對缺陷有疑問或合同雙方技術協議中有規定時，除了進行縱波檢測外還應增加橫波檢測。棒料檢測面的表面粗糙度Ra≤6.3μm，表面的不規則狀態不得影響檢測，否則應做適當的處理。所有影響超聲檢測的銹蝕和污物及氧化皮等都應予以清除，大面積的銹蝕和污物可用化學方法清除，局部的可用物理方法清除，常用鏟刀、砂布、砂紙等。

2? 儀器和試塊

超聲波檢測時通常挑選水平線性誤差和垂直線性誤差都較小的儀器，超聲波探傷儀應符合GB/T27664.1的規定，水平線性誤差不大于1%，垂直線性誤差不大于5%。棒料檢測時，根據具體需要選擇試塊，檢測棒料用標準試塊有CSⅠ、CSⅡ，對比試塊有徑向檢測對比試塊。棒料厚度小于等于20mm時，用雙晶直探頭檢測，采用CSⅡ標準試塊;否則用單直探頭檢測，采用CSⅡ試塊。CBⅡ試塊有CBⅡ-1至CBⅡ-4，共4種，每種試塊適應各自不同靈敏度的棒料，底部有深度一定的φ2mm—φ6mm平底孔，試塊有最小高度要求。

3 探頭

3.1探頭選擇。超聲波檢測時挑選的單直探頭，應遠場分辨力較大、始脈沖寬度較小、主聲束垂直度好。對于檢測厚度不大于30mm的棒料，采用雙晶直探頭;對于檢測厚度大于30mm的棒料，采用單直探頭。雙晶直探頭的公稱頻率選用5MHz，探頭晶片面積不小于150mm2，且不大于500mm2。采用雙晶直探頭時，棒料超聲檢測對雙晶直探頭性能要求較高，要求在直徑30mm上的回波高度與最大回波高度差在3dB～6dB范圍內;單晶直探頭的公稱頻率常選用2.5 MHz或5MHz，對于檢測直徑不大于40mm的棒料，單直探頭的公稱頻率常選用5MHz，探頭晶片直徑一般為φ14 mm、φ16 mm、φ20 mm;對于檢測厚度大于40mm的棒料，單直探頭的公稱頻率常選用2.5 MHz，探頭晶片直徑一般為φ20 mm、φ25mm。直探頭的遠場分辨力應不小于30dB，探頭主聲束垂直方向不應有明顯的雙峰或傾斜。在基準靈敏度下，儀器和直探頭組合的始脈沖寬度：對于頻率為5MHz的探頭，寬度不大于10mm;對于頻率為2.5MHz的探頭，寬度不大于15mm。

3.2直探頭偏離位置的測定。工件為小直徑情況下，直探頭主聲束軸線與探測面垂線的偏離角β是基本可以忽略的。但是，在大直徑的超聲波檢測中，由于工件的厚度較大，主聲束軸線與探測面垂線微小的偏離角β都可能引起較大的定位誤差，通常為2-10mm。

直探頭主聲束軸線與探測面垂線偏離角β，可用CSⅠ試塊測量，測量時，探頭在CSⅠ試塊上表面平移，找到穩定的和最大的缺陷反射信號，然后固定探頭，這時探頭主聲束對準反射體，測量得到試塊上表面中心與探頭下表面中心的水平偏離距離A，并用紅筆在探頭上表面標示出主聲束軸線偏離中心的方位，如圖1所示。利用偏心距A和CSⅠ試塊的L，即可計算偏離角β=arctan（A/L），通過偏離角和垂直距離即可計算水平偏離距離。

實踐中，根據不同CSⅠ試塊，可分別測得和記錄L為30mm、80mm、130mm、180mm時的偏心距A值，在發現缺陷找到最大缺陷反射信號后，按缺陷深度計算缺陷的偏心距A，再根據紅筆標示的方位進行修正，探頭上的箭頭為紅筆在探頭上表面標示的偏離方向。同時，由于偏離角的存在，檢測過程中應當注意，探頭只平移不宜轉動，否則可能降低掃查覆蓋率和定位準確率。比如，L為130mm時，測得A為7mm，L為180mm時，測得A為9.5mm，當發現的缺陷深度為165mm時，估算A為8.25mm。探頭沿紅筆標示的方位移動8.25mm以后，探頭中心在缺陷正上方。

案例，實際應用，在對原材料復驗時，檢測見點狀缺陷顯示，找到最高波S3點進行打點定位，并下料切割成正方形。打點處位于正方形中心。反向進行氣刨挖出缺陷。再經滲透檢驗。其缺陷顯示部位偏移中心點。

小 結

本文從實踐出發，總結了棒料超聲手工檢測工藝經驗，在多個方面對棒料超聲波縱波手動檢測工藝進行了優化，解決了棒料超聲波檢測中基準靈敏度不準、表面補償不準、缺陷定位不準等難題，在實踐中大大提高了檢測精度和速度。實際工作中，優化的鋼棒料超聲手工檢測工藝可作參考。

【參考文獻】

[1] NB/T47013.3-2005《承壓設備無損檢測》[S]

[2] GB/T34370.5《大型游樂設施超聲波檢測》