锻件与铸件超声波探伤应用技巧简析

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　　锻件和铸件是各种机械设备及锅炉压力容器的重要毛坯件。由于铸件晶粒粗大、透声性差，信噪比低，所以探伤困难大。
　　锻件超声波探伤
　　一、锻件加工及常见缺陷
　　锻件是由热态钢锭经锻压变形而成。锻压过程包括加热、形变和冷却。锻件缺陷可分为铸造缺陷、锻造缺陷和热处理缺陷。铸造缺陷主要有：缩孔残余、疏松、夹杂、裂纹等。锻造缺陷主要有：折叠、白点、裂纹等。热处理缺陷主要是裂纹。
　　缩孔残余是铸锭中的缩孔在锻造时切头量不足残留下来的，多见于锻件的端部。
( v# e7 o7 E8 K) g( o7 d　　疏松是钢锭在凝固收缩时形成的不致密和孔穴，锻造时因锻造比不足而未全溶合，主要存在于钢锭中心及头部。
　　夹杂有内在夹杂、外来非金属夹杂和金属夹杂。内在夹杂主要集中于钢锭中心及头部。
　　裂纹有铸造裂纹、锻造裂纹和热处理裂纹等。奥氏体钢轴心晶间裂纹就是铸造引起的裂纹。锻造和热处理不当，会在锻件表面或心部形成裂纹。
2 I- q: D2 t0 z) y　　白点是锻件含氢量较高，锻后冷却过快，钢中溶解的氢来不及逸出，造成应力过大引起的开裂。白点主要集中于锻件大截面中心。白点在钢中总是成群出现。
- e3 x" k- l" K( V" Y2 d2 j" ]# ?　　二、探伤方法概述
- B2 {! M% b: W3 K# y4 x' N9 |　　按探伤时间分类，锻件探伤可分为原材料探伤和制造过程中的探伤，产品检验及在役检验。
　　原材料探伤和制造过程中探伤的目的是及早发现缺陷，以便及时采取措施避免缺陷发展扩大造成报废。产品检验的目的是保证产品质量。在役检验的目的是监督运行后可能产生或发展的缺陷，主要是疲劳裂纹。
　　1.轴类锻件的探伤
7 B, k( w2 K: l7 d9 @# C　　轴类锻件的锻造工艺主要是以拔长为主，因而大部分缺陷的取向与轴线平行，此类缺陷的探测以纵波直探头从径向探测效果最佳。考虑到缺陷会有其它的分布及取向，因此轴类锻件探伤，还应辅以直探头轴向探测和斜探头周向探测及轴向探测。
　　2.饼类、碗类锻件的探伤
$ L7 P1 j6 q' e: J. e, t7 q& X　　饼类和碗类锻件的锻造工艺主要以镦粗为主，缺陷的分布主要平行于端面，所以用直探头在端面探测是检出缺陷的最佳方法。
: Q$ h' X7 x& E) i& X　　3.筒类锻件的探伤
　　筒类锻件的锻造工艺是先镦粗，后冲孔，再滚压。因此，缺陷的取向比轴类锻件和饼类锻件中的缺陷的取向复杂。但由于铸锭中质量最差的中心部分已被冲孔时去除，因而筒类锻件的质量一般较好。其缺陷的主要取向仍与筒体外圆表面平行，所以筒类锻件的探伤仍以直探头外圆面探测为主，但对于壁较厚的筒类锻件，须加用斜探头探测。
2 r0 E# p1 a. `# V" B* z2 M+ w) o　　三、探测条件的选择
　　1.探头的选择
& `7 ]  @3 c% t9 |+ x! M　　锻件超声波探伤时，主要使用纵波直探头，晶片尺寸为Φ14～Φ28mm，常用Φ20mm。对于较小的锻件，考虑近场区和耦合损耗原因，一般采用小晶片探头。有时为了探测与探测面成一定倾角的缺陷，也可采用一定K值的斜探头进行探测。对于近距离缺陷，由于直探头的盲区和近场区的影响，常采用双晶直探头探测。
& ?6 C* g) T& X" w8 r4 L　　锻件的晶粒一般比较细小，因此可选用较高的探伤频率，常用2.5～5.0MHz。对于少数材质晶粒粗大衰减严重的锻件，为了避免出现“林状回波”，提高信噪比，应选用较低的频率，一般为1.0～2.5MHz。