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超声检测技术对缺陷定性评定的主要方法

超声检测技术对缺陷定性评定的主要方法

目前应用广泛的是A扫描显示型超声脉冲反射式检测仪。经过长期的超声检测实践,许多超声检测人员对其大量接触的材料、产品及制造工艺有充分的了解,并通过大量的解剖分析验证,积累了丰富的经验,在检测时能通过A扫描显示型超声脉冲反射式探伤仪,根据示波屏上出现缺陷回波时的波形形状,例如视频显示或射频显示,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、动态包络等),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冶金缺陷还是组织反射。

在这方面已经有不少经验总结和资料报道,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、裂纹等等。

这种判断方法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、材料及制造工艺的充分了解,其局限性是很大的,难以推广成为通用的评定方法。此外,作为A扫描显示的缺陷回波所显示的缺陷信息也有限,主要显示的是波幅大小、位置和回波包络形状,而缺陷对超声响应的相位、频谱等重要信息则无法显示出来,但是后两者与缺陷性质和种类有着密切关系,这也正是目前广大超声检测人员致力研究探索的问题。

下面举出一部分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。

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。

3)锻件中的裂纹--由于裂纹型缺陷内含物多有气体存在,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。

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,或者钢锻件厚度的截面的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。

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。

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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