超声波探伤用于锻件白点缺陷的定性研究

超声波探伤在厚壁铸件内部铸造缺陷检测中的应用在实际生产中，厚壁铸件内部铸造缺陷较多，壁厚达到200毫米左右时，X射线探伤就不能胜任，采用超声波探伤方法，通过试验证明，只要正确掌握测试技术，能够可靠的发现内部各种类型的缺陷。

一、探伤工艺1.探伤频率：用0.8MHZ、1.25MHZ、2.5MHZ三种频率对同一铸件的缩孔缺陷进行探测比较，当频率为1.25MHZ、2.5MHZ时，能够清晰的显示缺陷和缺陷处的底波。

2.仪器、探头及灵敏度调节：选用CTS-22型和CIS-8A型超声波探伤仪及2.5MHZ、Φ14mm、Φ20mm直探头和30°、40°斜探头。

将探头置于自制的同批铸件试块上，用机油做耦合剂，调节“增益”旋钮，用试块校核相当于Φ2mm平底孔当量起始灵敏度。

3.接触法：铸件特点，表面粗糙多麻点且锈蚀严重，检测时被检查部位必须打麽至光洁度达到12.5-25微米。

二、判伤方法：1.缺陷性质调节扫描速度，使扫描范围对应一次底脉冲，二次底脉冲，这里分别称为一次反射法，二次反射法。

A、第一次底脉冲反射法，铸件内部存在铸造缺陷时，荧光屏显示如图1所示。

铸件内部不存在铸造缺陷时，荧光屏只显示底波、始波，如图2所示。

B、第二次底脉冲反射法，在正常情况下，有二次底波反射脉冲，如图3所示；如铸件内部存在铸造缺陷时，其波形大致分三种情况，一种情况是只有缺陷波，而没有底波，缺陷反射波凌乱，属严重缩孔，如图4所示；另一种情况是有缺陷波，气孔和疏松混合，疏松波不太强，不尖锐，而一次底波信号明显降低，甚至没有底波，则属缩孔和疏松，如图5所示；第三种情况是有缺陷波，一次底波同时存在而且无明显降低，对于单个气孔来说，形状较规则，因充满气体对超声波的反射率大，在荧光屏上显示一个独立而且尖锐的波形，探头稍微移动脉冲立刻消失，属于单个气孔缺陷，如图6所示。

图 4 图5 图62. 缺陷定量：（1）.直探头测试缺陷定量方法当发现大于声速直径的缺陷时移动探头，找到缺陷反射波的最高信号，反射波调到荧光屏满幅度波高的80%，然后以此为起点，左右移动探头使反射波的高度为40%即1/2时，声速中心正好探测到缺陷边沿，A、B探头中间距离X就是缺陷实际长度（6db法测长），如图7所示。

浅析锻件超声波探伤中缺陷波和伪缺陷波的识别摘要：锻件经常用于承受应力复杂、冲击震动、重负荷载等类型的零部件中，其一旦出现问题，将造成严重后果。

基于此，文章介绍了锻件超声波探伤中关于缺陷波和伪缺陷波的识别方法，希望能够为锻件生产提供一定的指导，达到对锻件探伤的目的。

关键词：锻件超声波探伤；缺陷波；伪缺陷波；识别引言近年来，锻件在石油化工、兵器、航天、能源、机械、冶金等行业获得广泛应用，逐渐成为这些行业生产过程中的重要设备。

如果锻件质量出现问题，会严重影响这些行业的发展。

因此，应用超声波探伤并找出反射波的规律，识别其中的缺陷波和伪缺陷波显得尤为必要。

1识别锻件缺陷波和伪缺陷波的重要性锻件常应用于承受重负载荷、冲击振动以及复杂应力等类型零部件中。

这些零件损坏或者是失效以后会引发严重后果，轻则影响到系统功能，重则可能会危及到工作人员的生命安全，并给相关产业带来巨大的经济损失。

因此，保证锻件质量需要正确识别锻件超声波探伤中的缺陷波以及伪缺波，以此来指导锻件的生产。

超声波探伤是一种检查接焊缝内部缺陷的方法，具有灵敏度高、检测速度快并且使用方便等优点，可以有效检测出锻件的质量问题。

2缺陷波识别方法2.1根据缺陷特征分析缺陷性质对于平面状缺陷，可以从不同方向进行探测，根据缺陷回波高度的差异识别缺陷波。

在垂直于缺陷方向探测，缺陷回波高，在平行于缺陷方向探测，缺陷回波低，甚至无缺陷回波。

一般来说裂纹、夹层、折叠等属于这种缺陷。

对于点状缺陷从不同方向探测，缺陷回波无明显变化。

一般包括点状夹渣和密集气孔以及单个气孔。

点状夹渣和气孔的缺陷回波波形稳定，高度较低，从任何方向探测，反射波的高度差别不大，但稍一移动探头就消失。

但两者也有所不同，其原因主要是其内含物声阻抗的不同。

白点、气孔等内含气体，声阻抗小，反射率更高，波形陡直尖锐，而金属夹渣或非金属夹渣声阻抗较大，反射回波低。

另外，不同类型缺陷的反射波形状也存在一定差异，夹渣界面反射率较低，表面粗糙，波形宽大带锯齿；气孔界面反射率较高，波形尖锐、陡直，两者反射波形的对比图如图1所示。

白点、《钢中缺陷的超声波定性探伤》缺陷波为林状波，波峰清晰，尖锐有力，伤波出现位置与缺陷分布相对应，探头移动时伤波切换，变化不快，降低超声波探伤灵敏度时，伤波下降较底波慢。

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。

圆周各处探伤波形均相类似。

纵向探伤时，伤波不会延续到锻坯的端头。

内裂纹1、横向内裂纹轴类工件中的横向内裂纹直探头探伤，声速平行于裂纹时，既无底波又无伤波，提高灵敏度后出现一系列小伤波，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即波形反射强烈，波底较宽，波峰分枝，成束状。

斜探头移向裂纹时伤波向始波移动，反之，向远离始波方向移动。

2、中心锻造裂纹伤波为心部的强脉冲，圆周方向移动探头时伤波幅度变化较大，时强时弱，底波次数很少或者底波消失。

3、纵向内裂纹轴类锻件中的纵向内裂，直探头圆周探伤，声束平行于裂纹时，既无底波也无伤波，当探头转动 90°时反射波最强，呈现裂纹波形，有时会出现裂纹的二次反射，一般无底波。

缩孔伤波反射强烈，波底宽大，成束状，在主伤波附近常伴有小伤波，对底波影响严重，常使底波消失，圆周各处伤波基本类似，缩孔常出现在冒口端或热节处。

缩孔残余伤波幅度强，出现在工件心部，沿轴向探伤时伤波具有连续性，由于缩孔锻造变形，圆周各处伤波幅度差别较大，缺陷使底波严重衰减，甚至消失。

夹杂物1、单个夹渣单个夹渣伤波为单一脉冲或伴有小伤波的单个脉冲，波峰园钝不清晰，伤波幅度虽高，但对底波及其反射次数影响不大。

2、分散性夹杂物分散性夹杂物，伤波为多个，有时呈现林状波，但波顶园钝不清晰，波形分枝，伤波较高，但对底波及底波多次反射次数影响较小。

移动探头时，伤波变化比白点为快。

疏松锻件中的疏松，在低灵敏度时伤波很低或无伤波，提高灵敏度后才呈现典型的疏松波形，中心疏松多超声波探伤中的多次反射法又称多次脉冲反射法，是纵波探伤法的一种。

锻件近表面缺陷的超声检测方法探讨作者：余海滨来源：《进出口经理人》2017年第10期摘要：随着我国社会经济的快速发展，人们对产品的质量要求也在不断提高，特别是对航空、航天以及电子工业方面的产品，超声检测作为工件内部缺陷检测的主要方法，具有可靠性、灵活性的特点，在无损检测领域有着一定的地位，利用锻件进行超声检测的时候，容易遗漏近表面的缺陷，这主要与探头盲区的检测有关，很多锻件对表面检测的要求都很高，例如在航空锻件中要求就是1.6mm的平底孔，这些都是需要解决的问题，本文就对锻件近表面缺陷的超声检测方法进行分析。

关键词：锻件；近表面缺陷；超声检测；方法；分析研究21世纪是科技的时代，科学技术已经应用在了各个行业中，在工业领域中应用的尤为广泛，为了更好的提高锻件的近表面缺陷精度，可以采用三种类型的探头进行检测对比试验，试验结果表明，在对锻件灵敏度以及检测盲区的情况下，能够利用高频窄脉冲探头对平面表面的距离进行测量，从而达到最满意的检测效果，相关学者可以根据现行的国家标准以及国外标准，再结合超声检测原理进行一定的改进，让锻件表面缺陷的盲区减小到3毫米之内，同时检测出相应的缺陷，本文就对锻件近表面缺陷的超声检测方法进行分析，希望能为以后该方面的工作提供一些帮助。

一、锻件近表面缺陷的超声检测方法分析（一）试验器材根据超声检测方法可以准备以下试验器材：超声波探伤仪1台，探头可以采用双晶直探头，或者延迟块探头以及水浸聚焦探头，选择上面的探头来检测近表面小缺陷，主要是由于探头的分辨率比较高，同时分辨力好，这样更加有利于发现一些细小的缺陷，并且探头的尺寸很小，入射的能量也比较低。

然后要进行试块，在航空以及核电领域中采用的锻件都是高强钢，这种钢的组织都是比较均匀的，在声速以及组织都相似的情况下，可以利用超声检测的方式或者利用其他钢种来替代，从已经得知的材料中可以看出，利用现有的超声波试块，对声速的检测与其他钢的声阻比较接近，在利用试块进行试验的时候应该对这些试块进行编号，这样在试验的时候更加方便也更加简单。

超声波检测中对缺陷的定性分析超声波检测技术中评定缺陷的三大关键内容是：缺陷的定位、定量和定性。

目前，超声波检测技术中对缺陷的定位和定量的研究已比较成熟，然而对缺陷的性质却很少进行评定（超声波检测标准中要求对缺陷进行定位和定量评定，但对缺陷的定性评定由于较困难而未作要求）。

这是由于缺陷对超声波的反射特性取决于缺陷的取向、几何形状、相对于超声波传播方向的长度和厚度、缺陷表面的粗糙度、缺陷的内含物以及缺陷的性质和种类等诸多因素而难以准确定性。

在实际检测中，由于难以判明缺陷的性质，往往会对一些含有非危险性缺陷的产品进行返修而造成浪费，同时也会忽视一些产品中含有的危险性缺陷（如裂纹），导致其服役过程中存在安全隐患。

这样，就使得在超声波检测中对缺陷的定性分析显得尤为重要[1]。

1 缺陷的定性分析根据超声波的基础理论知识，结合在超声波实践检测工作中对缺陷的定性分析方面的经验体会，认为超声波检测中常用的缺陷定性评定方法主要有以下几种。

1.1 波形判断法目前，超声波检测中应用最广泛的是A型显示脉冲检测仪，通过长期的超声波检测实践及对材料、制造工艺的充分了解，通过对检测中发现的缺陷进行解剖、分析、验证，以积累经验，可以从显示屏上显示的缺陷回波的静态和动态波形，起波速度，回波前沿的陡峭程度与回波后沿的下降斜度，波峰形状，回波占宽，移动探头时缺陷回波的波幅、位置、数量及包络形状，多次反射底波的次数与波幅的下降规律，底波高度的损失情况等等；再根据缺陷在被检工作中的位置，分布状况，缺陷的当量大小，延伸情况，结合具体的材料特点、工艺及超声波的基础理论知识作出综合判断，达到较准确地评估缺陷的性质或种类。

以下是一些焊缝中常见缺陷的回波特征。

1）气孔气孔的回波起波速度快，波幅较低，用探头围绕该缺陷检测时可发现其回波具有点状缺陷的特点，无延伸长度。

2）夹渣夹渣的回波位置无规律，波形较紊乱，移动探头时回波波形变化相对迟缓，反射率较低，起波速度较慢，波峰较园钝，后沿斜率不大，回波占宽较大，当探头声束改变对其延伸方向的垂直度时，波幅变化不太显著，回波表现为形状不规则的长条形缺陷特征。

白点的超声波探伤最近几年中曾解剖过9种工件，经探伤确认为白点缺陷。

被检工件最小直径为Ø240mm，最大为邮Ø900mm。

有合金钢，也有碳素钢。

白点易产生在截面大的锻钢工件的中间部位，如材质为38SiMnMo的大齿轮，其白点就是产生在距平面50～175 mm、距园周面约30 mm或50 mm的范围内。

实践证明：合金钢产生白点要比碳素结构钢敏感，并以含镍、铬、锰等元素的合金结构钢、合金工具钢的白点敏感性最大，而奥氏体钢、纯铁素体及莱氏体钢中没有白点。

合金钢中的白点，其尺寸一般都较大。

在轴类工件中常呈放射型环状分布，即缺陷走向呈放射型，其分布集中在一个环形的带状区域内。

我们在解剖材质为38CrSiMnMo的4 m3电铲主动轴（粗加工后的尺寸为Ø240×1250 mm）时，所见到的白点缺陷就是这样分布的碳素钢中的白点，由于其含氢量少、组织应力小等原因，虽然也集中分布，但其尺寸一般较小。

工件中出现白点，往往具有批量性的特征，即在同一炉、同一批材料中成批出现。

一次，我们检验了一批轴（共23根），发现每根都有白点。

另一次，检验一批大齿轮，共10个，也是个个都有白点。

由于白点总是集中分布（群聚性强，是一种群聚性缺陷），所以对超声波的漫反射很厉害，对底波的高度以及反射次数影响严重。

白点的缺陷波还具有彼此独立，波形尖锐，探头移动时，缺陷波的变化速度较慢，降低探伤灵敏度，缺陷波下降不快等特征。

仍以38CrSiMnMo钢的大齿轮为例，用JTS－3或CTS －4B型探伤仪能发现高度225 mm的CS－1型标准试块上Φ2平底孔的灵敏度。

在粗车前的毛坯平面上探伤时，距园周边缘30～40mm的范围内可以出现3～4次底波反射，并且没有缺陷波，一旦超出这个范围，就出现缺陷波，其深度范围在50～175 mm之间，而且多数部位底波消失。

图6～9是粗车后从CTS－4B型探伤仪示波屏上拍摄的波形照片。