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超声检测常见缺陷定性宝典

 退休管道工程师 2016-11-01


 超声检测技术对缺陷定性评定主要是依据波形信号的起波速度,回波前沿的陡峭程度及回波后沿下降的速度(下降斜率),波尖形状,回波占宽以及移动探头时缺陷回波的变化情况(波幅、位置、数量、形状等),还可以根据观察多次底波的次数、底波高度损失情况,再根据缺陷在被检件中的位置、分布情况、缺陷的当量大小(与反射率有关)、延伸情况,结合具体产品、材料的特点和制造工艺作出综合判断,评估出缺陷的种类和性质。有时还可以通过改变发射超声波脉冲的频率、改变声束直径大小(采取聚焦或采用不同直径的探头等)来观察缺陷的回波变化特征,从而识别是材料中的缺陷还是组织反射。

    例如判断钢锻件中的白点、夹杂物、残余缩孔、粗晶、中心疏松、方框形偏析,以及焊缝中的气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等缺陷,在很大程度上依赖超声检测人员的经验、技术水平和对特定产品、材料及制造工艺的了解程度,其局限性是很大的。

下给出常见缺陷的回波特征:

(1)    钢锻件中的粗晶与疏松--多以杂波、丛状波形式或底波高度损失增大、底波反射次数减少等形式出现。图形显示大致如下图所示:


锻件中的疏松,在低灵敏时缺陷波很低或者无缺陷波,提高灵敏度后才呈现典型疏松波形,中心疏松多出现心部,一般疏松出现始波与底波之间,疏松对底波有一定影响,但影响不大。

(2)    棒材的中心裂纹--在沿圆周面作360°径向纵波扫查时,由于裂纹的辐射方向性,其反射波幅有高低变化并有不同程度的游动,在沿轴向扫查时,反射波幅度和位置变化不大并显示有一定的延伸长度。


缺陷波为中心部的强脉冲,周围方向移动探头时,缺陷波幅变化较大,时强时弱,底波次数很少或者底波消失。

(3)    锻件中的裂纹--由于裂纹型缺陷内含物中多有气体存在,与基体材料声阻抗差异较大,超声反射率高,缺陷有一定延伸长度,起波速度快,回波前沿陡峭,波峰尖锐,回波后沿斜率很大,当探头越过裂纹延伸方向移动时,起波迅速,消失也迅速。


声束平行于裂纹时,既无底波又无缺陷波,提高灵敏度后出现一系列小缺陷波;当探头从裂纹处移开,则底波多次反射恢复正常。斜探头轴向移动探伤和直探头纵向贯穿入射,都出现典型的裂纹波形,既波形反射强烈,波底较宽,波峰分叉,成束状。

(4)    钢锻件中的白点--波峰尖锐清晰,常为多头状,反射强烈,起波速度快,回波前沿陡峭,回波后沿斜率很大,在移动探头时回波位置变化迅速,此起彼伏,多处于被检件例如钢棒材的中心到1/2半径范围内,或者钢锻件厚度最大截面的1/4~3/4中层位置,有成批出现的特点(与炉批号和热加工批有关)。当白点数量多、面积大或密集分布时,还会导致底波高度显著降低甚至消失。 


缺陷波为林状波,波峰清晰,尖锐有力,缺陷波出现位置与缺陷分布相对应,探头移动时缺陷波切换,变化不快,降低探伤灵敏度时,缺陷波下降较底波慢,白点对底波反射次数影响较大,底波1-2次甚至消失,提高灵敏度时,底波次数无明显增加。周围每处缺陷波均想类似,纵波探伤时,缺陷波不会延续到锻坯的端头。

(5)    锻件中的非金属夹杂物--多为单个反射信号,起波较慢,回波前沿不太陡峭,波峰较圆钝,回波后沿斜率不太大并且回波占宽较大。


(6)    钛合金锻件中的高密度夹杂物(例如钨、钼)--多为单个反射信号,回波占宽不太大,但较裂纹类要大些,回波前沿较陡峭,后沿斜率较大,当改变探测频率和声束直径时,其反射当量大小变化不大(如为大晶粒或其他组织反射在这种情况下回波高度将有显著变化)。


(7)    铸件或焊缝中的气孔--起波快但波幅较低,有点状缺陷的特征。


(8)焊缝中的未焊透--多为根部未焊透(如V型坡口单面焊时钝边未熔合)或中间未焊透(如X型坡口双面焊时钝边未熔合),一般延伸状况较直,回波规则单一,反射强,从焊缝两侧探伤都容易发现。

(9)铸件或焊缝中的夹渣--反射波较紊乱,位置无规律,移动探头时回波有变化,但波形变化相对较迟缓,反射率较低,起波速度较慢且后沿斜率不太大,回波占宽较大。

(10)铸钢件中的裂纹——波形有两个主要的特点:有包络线,波形比较独立;从两个方向划动探头都可以发现缺陷波。夹渣类缺陷波形不是很独立,但是从四个方向都能检查缺陷波。 

一般在可能的情况下,为了进一步确认缺陷性质,还应采用其他无损检测手段,例如X射线照相(检查内部缺陷)、磁粉和渗透检验(检查表面缺陷)来辅助判断。



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