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常见工件缺陷类型及超声检测方法 开封空分集团有限公司 姜 海 特种设备用材料较多，需无损检测的材料一般有板材、锻件、铸钢件、管子、焊接件等。常见的容器都是由板材焊接而成，承压件的检测也较多，尤其是锻件、铸钢件的检测以超声波检测为主。针对这类工件缺陷的类型进行一些探讨。 板材 钢板是由板坯轧制而成的，而板坯又是由钢锭轧制或连续浇铸而成的。钢板中常见缺陷有分层、折迭、白点等。裂纹少见，如图下图所示。 分层是板坯中缩孔、夹渣等在轧制过程中未密合而形成的分离层。分层破坏了钢板的整体连续性，影响钢板承受垂直板面的拉应力作用的强度。折迭是钢板表面局部形成互相折合的双层金属。白点是钢板在轧制后冷却过程中氢原子来不及扩散而形成的，白点断裂面呈白色，多出现在厚度大于40mm的钢板中。 ??? 由于钢板中的分层、折迭等缺陷是在轧制过程中形成的，因此它们大都平行于板面。 ??? 根据钢板的厚度不同，将钢板分为薄板与中厚板。一般薄板厚度δ6mm，中厚板δ≥6mm(中板δ=6～40mm，厚板δ40mm)。中厚板常用垂直板面入射的纵波探伤法，又称为垂直探伤法，薄板常用板波探伤法。 由于板材中缺陷的取向跟原材料中的缺陷位置及扎制工艺有关，而且这些缺陷直接影响焊接和冷加工，在检测过程中主要控制焊接部位。重要工件在冷成型后对焊接部位及邻近区域进行一次超声波探伤检查，有助于焊接件的质量控制。 因缺陷基本与轧制面平行，一般采用直探头进行检测。 标准中对钢板中缺陷的界定分三种情况： (1)缺陷第一次反射波F1≥50%。 ??? (2)第一次底波B1100%，第一次缺陷波F1与第一次底波B1之比F1/B1≥50%。 ??? (3)第一次底波B150%。 缺陷定量： 钢板中缺陷常采用测长法测定其指示长度和面积。JB/T4730-2005规定： ??? 当F1≥50%或F1/B1≥50%(B1100%)时，使F1达25%或F1/B1达50%时探头中心移动距离为缺陷指示长度，探头中心轨迹即为缺陷边界。 ??? 当B150%时，使B1达50%时探头中心移动距离为缺陷指示长度，探头中心轨迹即为缺陷边界。 缺陷性质的估计： 分层：缺陷波形陡直，底波明显下降或消失。 折迭：不一定有缺陷波，但底波明显下降，次数减少甚至消失，波形加宽。 白点：波形密集尖锐活跃，底波明显降低，次数减少，重复性差，移动探头，回波此起彼伏。 板材探伤中，应注意底波的变化，当灵敏度太高时底波高低变化不明显，但波形的变化比较明显，此时应降低灵敏度，仔细检查。 板材中有时存在一些夹杂物，注意此时的波形与白点波形的区别，利用波的动态波形来区分。 锻件及铸件 ?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。它们在生产加工过程中常会产生一些缺陷，影响设备的安全使用。一些标准规定对某些锻件和铸件必须进行超声波探伤。由于铸件晶粒粗大、透声性差，信噪比低，探伤困难大，特别是高锰钢，超声波探伤极其困难。 锻件超声波探伤基本上是可行的。但是，对于不同的晶粒、结构的锻件，在进行超声波探伤时，应注意探测方向和探头的选择。对于马氏体钢、铁素体钢、扁平奥氏体钢，其透声性较好，选用常规探头及标准方法基本可以进行检测；对于柱状奥氏体钢锻件，其透声性较差，应选用低频探头进行检测。 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。锻件的方式大致分为镦粗、拔长和滚压。镦粗是锻压力施加于坯料的两端，形变发生在横截面上。拔长是锻压力施加于坯料的外圆，形变发生在长度方向。滚压是先镦粗坯料，然后冲孔再插入芯棒并在外圆施加锻压力。滚压既有纵向形变，又有横向形变。其中镦粗主要用于饼类锻件。拔长主要用于轴类锻件，而筒类锻件一般先镦粗，后冲孔，再镦压。 ????为了改善锻件的组织性能，锻后还要进行正火、退火或调质等热处理。 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。热处理缺陷主要有：裂纹等。 ????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。 ????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末全锻合，主要存在于钢锭中心及头部。 ????夹杂有内在夹杂、外来非金属夹杂及金属夹杂。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。 ??? 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。合金总量超过3.5～4.0%和Cr、Ni、Mn的合金钢大型锻件容易产生白点。白点在钢中总是成群出现。 锻件超声波探伤应在热处理