徐海洋超声波检测技术学习笔记(四十六)饼类锻件超声检测原理与案例解析

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饼类锻件超声检测原理与案例解析

• 锻件超声检测需严格遵循基础理论，错误耦合与评级方法将导致误判

💡 核心结论：

• 检测方法、探头选择及灵敏度调整需依据锻件类型与厚度严格区分

• 缺陷性质与面积的准确判定是锻件质量评级的关键，需区分单个缺陷与密集缺陷

错误检测案例与理论分析

饼类锻件检测方法与注意事项

检测方法选择与探头

• 厚度 小于45毫米 采用纵波双晶直探头

• 厚度 大于45毫米 采用纵波单晶直探头

• 上下端面平行时需从两端检测

• 无法翻转时需用 更小晶片探头 补充检测

灵敏度调整与计算前提

• 使用 工件底波法或AVG曲线法

• 被检锻件厚度须大于探头 3倍近场

• 所用计算公式均在 3倍近场外 推导

• 基准灵敏度不低于最大声程处 Φ2平底孔

缺陷面积判定与评级

• 缺陷面积 小于声场截面 可用当量计算法

• 缺陷面积 大于声场截面 需测量边界

• 密集缺陷依据底波幅度变化判定

• 白点缺陷依据底波 严重下降或消失 判定

锻件检测系统与仪器要求

检测系统组成

• 仪器

• 探头

• 试块

仪器性能要求

• 具备纵波单/双晶曲线法

• 具备工件底波法（幅值法）

• 具备纵波AVG曲线法

试块选择要求

• 单/双晶探头用已知厚度试块

• 双晶探头用CS-3型对比试块

• 单晶探头用CS-2型系列试块

围绕锻件探伤相关问题展开，包括饼类和筒形锻件探伤案例分析、标准规定解读、检测方法选择、基准灵敏度调整及缺陷判定评级等内容，旨在深入探讨超声波探伤在锻件检测中的应用及相关理论知识，内容如下：​

锻件探伤案例分析​

饼类锻件探伤问题​

探伤操作分析：检测人员用白布浸泡机油铺在锻件上探伤，此操作不符合超声波薄层介质理论。白布声学性能与被检锻件不同，且作为耦合剂，其厚度不符合要求，无法提高检测灵敏度，不能达到机油、浆糊和水的耦合功能。​

缺陷判定难题：探伤时虽有缺陷波但幅度低，因表面耦合问题难以确定缺陷是否超标，需依据超声波基本理论判断探伤方法的合理性。​

筒形锻件探伤规定​

标准规定目的：筒形锻件标准规定内外径之比大于等于 40% 适用于横波外圆周向斜探头检测，目的是判断能否用横波探头探伤，但不同标准对内外径之比要求不同，如无缝钢管要求大于等于 60%，易造成混乱。​

探伤方法判断：可通过计算横波折射角度判断筒形锻件能否用横波探伤，无需仅依据内外径之比。同时，筒形锻件内壁纵向裂纹不能用纵波斜探头检测，因会形成端角反射，声压反射率低，限制检测灵敏度。​

饼类锻件检测方法​

检测探头选择​

厚度小于 45 毫米：采用纵波双晶探头，可减少盲区，提高检测精度。​

厚度大于 45 毫米：采用纵波单晶直探头，适用于较厚锻件的检测。​

检测注意事项​

当量计算范围：使用 2.5P Φ 14 0 度探头检测 200 毫米厚饼类锻件时，3 倍近场（61.8 毫米）以外区域，面积小于声场截面积的缺陷可用当量计算法；3 倍近场以内区域需补充检测，可使用 5P Φ 6 0 度探头。​

缺陷方向性考虑：对于重要的饼类锻件，有时需用声速传出方向垂直 90 度的探头探伤，以检测不同方向的缺陷。

检测系统建立要求​

检测仪器选择：仪器需具备纵波单双晶探头曲线法、纵波工件底波法（幅值法）和纵波 AVG 曲线法等功能，但部分仪器不具备相关功能或功能存在问题，选择时需注意。​

探头选择：厚度小于 45 毫米采用纵波双晶探头，大于 45 毫米采用纵波单晶直探头；探头选择可参考轴类锻件，双晶探头用于径向检测。​

试块选择：单双晶纵波探头可用已知厚度的标准试块或对比试块进行纵波探伤校准，避免使用被检零件；双晶纵波直探头用 CS - 3 型对比试块制作纵波距离波幅曲线，纵波单晶直探头用 CS - 2 型系列对比试块制作底波曲线，最少需要 3 块。​

锻件基准灵敏度调整​

调整方法及条件：可采用工件底波法、纵波 AVG 曲线法调整检测灵敏度，但被检锻件厚度必须大于所用探头的 3 倍近场，因相关计算公式是在 3 倍近场以外推导得出。​

注意事项：很多仪器虽声称可计算缺陷当量，但使用时需注意缺陷面积与声场截面积的关系，只有缺陷面积小于声场截面积时才能用当量计算法，否则需通过测边界来测量缺陷组织面积。​

锻件检测缺陷判定与评级​

缺陷性质判定​

分层缺陷：反射回波独立，只有一个高峰。​

密集缺陷：反射回波为多峰，主要依据底波幅度变化判定。​

白点缺陷：回波清晰、尖锐，分布在锻件中心部位，会使底波严重下降或消失，锻件内不允许存在白点缺陷。

缺陷面积判定​

小于声场截面积：通过探头移动判断缺陷面积是否大于探头直径。​

大于声场截面积：需通过测边界测量缺陷组织面积。​

评级方法：根据缺陷面积或底波高度变化情况，采用不同评级方法，缺陷当量尺寸需按标准规定转化为 Φ 4 加减多少个 dB 表示。​

密集缺陷划分​

间距划分：相邻缺陷间间距小于某一值时为密集区。​

单位长度扫描基线划分：在相当于工件厚度值的扫描基线内，一定数量缺陷回波连续或断续出现时为密集缺陷。​

单位面积划分：在一定检测面积下，检出的缺陷回波数量超过某一值时定为密集。​

单位体积划分：在边长 50 毫米的立方体内，缺陷回波数量不少于 5 个时属于密集缺陷，不以当量划分，以个数划分。