锻件和铸件超声波探伤专家讲座

锻件与铸件超声波探伤梁国利电话-mail:LGL678@126.com

河南第二火电建设公司锻件和铸件超声波探伤专家讲座第1页第六章锻件与铸件超声波探伤

锻件和铸件是制造各种机械设备及锅炉、压力容器主要毛坯件，尤其是锻件，在高参数大型容器中和受压元件制造中应有非常广泛。它们在生产加工过程中常会产生一些缺点，影响设备安全使用，所以有必要对其进行超声检测。本章重点讨论锻件检测问题，对铸件检测也将作简单介绍。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第2页6.1锻件超声探伤6.1.1锻件加工及常见缺点

锻件是将铸锭或锻坯在锻锤或模具压力下变形制成一定形状和尺寸零件毛坯。锻压过程包含加热、变形和冷却。铸造方式大致分为镦粗、拔长和滚压，镦粗是锻压力施加于坯料两端，形变发生在横截面上，拔长是锻压力施加于坯料外圆，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。滚压现有纵向变形，又有横向变形。其中镦粗主要用于饼类锻件，拔长主要用于轴类锻件，而筒形锻件普通先镦粗，后冲孔，再滚压。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第3页为了改进锻件组织性能，锻后还要进行正火、退火或调质等热处理，所以锻件晶粒普通都很细，有良好透声性。锻件中缺点主要有两个起源：一个是由铸锭中缺点引发缺点；另一个是铸造过程及热处理中产生缺点。常见缺点类型有：1.缩孔缩孔是铸锭冷却收缩时在头部形成缺点，铸造时因切头量不足而残留下来，多见于轴类锻件头部，含有较大体积，并位于横截面中心，在轴向含有较大延伸长度。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第4页2.缩松缩松是在铸锭凝固收缩时形成孔隙和孔穴，在铸造过程中因变形量不足而未被消除。缩松多出现在大型锻件中。3.夹杂物依据其起源或性质，夹杂物分为内在夹杂物、外来非金属夹杂物和金属夹杂物。内在非金属夹杂物是铸锭中包含脱氧剂、合金元素与气体反应物尺寸较小，常漂浮于熔液上，最终集结在铸锭中心及头部。外来非金属夹杂物是冶炼、浇注过程中混入耐火材料或杂质，尺寸较大，故常混杂于铸锭下部。偶然落入非金属夹杂则无确定位置。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第5页

金属夹杂物是冶炼时加入合金较多且尺寸较大，或者浇注时飞溅小颗粒或异种金属落入后未被完全熔化而形成缺点。4.裂纹锻件裂纹形成原因很多。按形成原因，裂纹种类可大致分为以下几个：因冶金缺点（如缩孔残余）在铸造时扩大形成裂纹。因铸造工艺不妥（如加热温度过高、加热速度过快、变形不均匀、变形量过大、冷却速度过快等）而形成裂纹。热处理过程中形成裂纹。如淬火时加热温度较高，是锻件组织粗大，淬火时可能产生裂纹；冷却不妥引发开裂，回火不及时或不妥，由锻件内部残余应力引发裂纹。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第6页5.折叠（新教材内容）热金属突出部位被压折并嵌入锻件表面形成缺点称为折叠，多发生在锻件内圆角和尖角处。折叠表面上氧化层，能使该部位金属无法连接。6.白点白点是锻件含氢较高，锻后冷却过快，钢中溶解氢来不及逸出，造成应力过大引发开裂。白点主要集中在锻件大截面中心。合金总含量超出3.5％～4.0％和含Cr、Ni、Mn合金钢大型锻件轻易产生白点。白点在钢中总是成群出现。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第7页(钢锻件中因为氢存在所产生小裂纹称为白点。白点对钢材力学性能影响很大，当白点平面垂直方向受应力作用时，会造成钢件突然断裂。所以，钢材不允许白点存在。白点多在高碳钢、马氏体钢和贝氏体钢中出现。奥氏体钢和低碳铁素体钢普通不出现白点)。

锻件中缺点所含有特点与其形成过程相关。铸锭组织在铸造过程中沿金属延伸方向被拉长，由此形成纤维状组织通常被称为金属流线。金属流线方向普通代表铸造过程中金属延伸主要方向。除裂纹外，锻件中多数缺点，尤其是由铸锭中缺点引发锻件缺点经常是沿金属流线方向分布，这是锻件中缺点主要特征之一。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第8页6.1.2探伤方法概述按探伤时间分类，锻件探伤可分为原材料探伤和制造工程中探伤，产品检验及在役检验。锻件可采取接触法或水浸法进行检测。伴随计算机技术发展，以及人们对于水浸法便于实现自动检测、人为原因少、检测可靠性高特点认识不停加深，那些要求高分别力、高灵敏度和高可靠性检测主要锻件，越来越多地采取水浸法进行检测。锻件组织很细，由此引发声波衰减和散射影响相对较小，所以，锻件上有时能够用较高检测频率（如10MHz以上），以满足高分辨力检测要求和实现对较小尺寸缺点检测目标。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第9页因为经过铸造变形，锻件中缺点普通含有方向性。通常冶金缺点分布和方向与铸造流线方向相关。所以，为了得到最好检测效果，锻件检测时声束入射面和入射方向选择需要考虑铸造变形工艺和流线方向，并应尽可能使声束方向与铸造流线方向垂直。以模锻为例，模锻件变形流线是与外表面平行，所以检测时普通要求超声声束方向应与外表面垂直入射，扫查需沿外表面形状进行，通常需要采取水浸法或水套探头方可实现。锻件惯用于使用安全要求较高关健部件，所以，通常需要对其表面和外形进行加工，以确保锻件含有光滑声入射面满足高灵敏度检测需要，同时使其外形尽可能为超声波覆盖整个锻件区域提供方便入射面。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第10页锻件检测时机，标准上应选择在热处理后，冲孔、开槽等精加工之前进行。因为孔、槽、台阶等复杂形状会形成超声声束无法抵达区域，增加检测盲区，同时可能产生应形状引发非缺点干扰波，影响缺点检测和判别。而在热处理后进行检测，有利于发觉热处理过程产生缺点，如热处理裂纹等。锻件超声检测惯用技术有：纵波直入射检测、纵波斜入射检测、横波检测。因为锻件外形可能很复杂，有时为了发觉不一样取向缺点，在同一个锻件上需同时采取纵波和横波检测。其中纵波直入射检测是最基本检测方式。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第11页1.轴类锻件检测方法轴类锻件铸造工艺主要以拔长为主，因而大部分缺点取向与轴线平行，这类缺点检测以纵波直探头从径向检测效果最正确。考虑到缺点会有其它分布及取向。所以轴类锻件检测，还应辅以直探头在端面轴向检测，必要是还应附以斜探头径向检测及轴向检测。（1）直探头径向和轴向检测如图6.1所表示，用直探头作径向检测时也将探头置于轴外圆作全方面扫查，以发觉轴类锻件中常见纵向缺点。用直探头作轴向检测时，探头置于轴端面，并在轴端作全方面扫查，以检出与轴线垂直横向缺点。但当轴长度太长或轴有多个直径不等轴段时，会有声束扫查不到死区，因而此方法有一定不足。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第12页

图6.1轴类锻件直探头径向、轴向探伤（2）斜探头周向及轴向检测当缺点呈径向且为单片状时，或轴上有几个不一样直径轴段，直探头径向或轴向检测都极难发觉。此时，需要使用适当折射角斜探头作周向及轴向检测。考虑到缺点取向，检测时探头应作正、分两个方向全方面扫查，如图6.2所表示。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第13页图6.2轴类锻件斜探头周向、轴向探伤锻件和铸件超声波探伤专家讲座第14页2.饼类、碗类锻件检测饼类和碗类锻件铸造工艺主要以敦促为主，缺点以平行端面分布为主，所以用直探头在端面检测是检出缺点最正确方法。对于一些主要饼类、碗类锻件或厚度大锻件，应从两个端面进行检测，另外有时还需从外园面径向检测，如图6.3所表示。从端面检测时，探头置于锻件端面进行全方面检测，以检出与端面平行缺点。从锻件侧面进行径向检测时，探头在锻件侧面扫查，以发觉一些轴向缺点。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第15页3.筒形或环形锻件检测筒形或环形锻件铸造工艺是先镦粗，后冲孔，再滚压。所以，缺点取向比轴类锻件和饼类锻件中缺点取向复杂，所以该类锻件检测既需要进行纵波直入射检测，还应进行横波斜探头检测。因为铸锭中质量较差中心孔部分已被冲孔时去除，因而筒形或环形锻件质量普通很好。（1）直探头检测如图6.4所表示，用直探头从筒体外圆面或端面进行检测。外圆检测目标是为了发觉与轴线平行周向缺点，端面检测目标是发觉与轴线垂直横向缺点。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第16页

图6.4筒类锻件直探头探伤图6.5筒类锻件斜探头探伤锻件和铸件超声波探伤专家讲座第17页（2）双晶直探头检测是为了检测筒体近表面缺点，可采取双晶直探头从外圆面或端面检测，如图6.4所表示。（3）斜探头检测如图6.5所表示，轴向缺点检测是为了发觉与轴线垂直径向缺点，周向检测是为了发觉与轴线平行径向缺点。周向检测时，缺点定位应考虑修正。6.1.3检测条件选择1.探头选择对于纵波直入射法，可选取单晶直探头，其参数如公称频率和探头晶片与被检材料相关，若材料为低碳钢或低合金钢，可选取较高检测频率，惯用2～5MHz，探头晶片尺寸为φ14mm～φ25mm；若材料为奥氏体钢，为了防止出现“草状回波”，提升信噪比，可选择较低锻件和铸件超声波探伤专家讲座第18页频率和较大探头晶片尺寸，频率常为0.5～2MHz，晶片尺寸为14mm～φ30mm。对于较小锻件或为了检出近表面缺点，考虑到探头盲区和近场区影响，还可选取双晶直探头，惯用频率为5MHz。对于横波检测，普通选择斜探头进行检测。2.耦合选择接触法时，为了实现很好声耦合，普通要求检测面表面粗糙度RS不高于6.3μm，表面平整均匀，无划伤、油垢、污物、氧化皮、油漆等。当在试块上调整检测灵敏度时，要注意赔偿试块与工件之间因曲率半径和表面粗糙度不一样引发耦合损失，锻件检测时，惯用机油、浆糊、甘油等作耦合剂，当锻件表面粗糙时也可选取黏度更大水玻璃作耦合剂。

锻件和铸件超声波探伤专家讲座第19页水浸法时，对检测表面要求低于接触法。3.扫查方式选择锻件探伤时，标准上应在探测面上从两个相互垂直方向进行全方面扫查，并尽可能地检测到锻件全体积，若锻件厚度超出400mm时，应从相对两端进行100％扫查。扫查覆盖面应为探头直径15％，探头移动速率小于150mm/s。扫查过程中要注意观察缺点波情况和底波改变情况。4.材质衰减系统测定当锻件尺寸较大时，材质衰减对缺点定量有一定影响。尤其是若材质衰减严重时，影响更显著。所以，在锻件检测中有时要测定材质衰减系数α，衰减系数测定参见6.4.1节。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第20页式中［B］1-［B］2――无缺点处第一。二次底波高分贝差；X――底波声程（单程）。值得注意是：测定衰减系数时，探头所对锻件底面应光洁洁净，底面形状为大平底或园柱面，x≥3N，测试处无缺点。普通选取三处进行测试，最终取平均值。

（dB/mm）(6.1)锻件和铸件超声波探伤专家讲座第21页5.试块选择锻件检测中，要依据探头和检测面情况选择试块。采取纵波直探头探伤时，常选取CSⅠ和CSⅡ试块来调整探伤灵敏度和对缺点定量。采取单晶直探头检测时，常选取CSⅠ标准试块，其结构尺寸见JB/T4730.3-图4和表4。当工件检测距离小于45mm时，应采取双晶直探头，常选取图6.6所表示CSⅡ标准试块来调整探伤灵敏度和对缺点定量。该试块人工缺点为平底孔，孔径有φ2、φ3、φ4、φ6等四种，距离L分别为5、10、15、20、25、30、35、40、45mm。当探测面为曲面时，应采取曲面底面对比试块来测定因为曲率不一样引发耦合损失。对比试块如图6.7所表示。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第22页试块序号CSⅠ-1CSⅠ-2CSⅠ-3CSⅠ-4150100150200D50608080表8－1CSⅠ标准试块尺寸锻件和铸件超声波探伤专家讲座第23页试块序号孔径

检测距离L123456789CSⅡ-1Φ251015202530354045CSⅡ-2Φ3CSⅡ-3Φ4CSⅡ-4Φ6表8－2CSⅡ标准试块尺寸锻件和铸件超声波探伤专家讲座第24页6.探伤时机锻件超声波探伤应在热处理后进行，因为热处理能够细化晶粒，降低衰减，另外，还能够发觉热处理过程中产生缺点。对于带孔、槽和台阶锻件，超声波探伤应在孔、槽、台阶加工前进行。因为孔、槽、台阶对探伤不利，轻易产生各种非缺点回波。当热处理后材质衰减仍较大且对于探伤结果有较大影响时，应重新进行热处理。6.1.4扫描速度和灵敏度调整1.扫描速度调整锻件检测前，普通依据锻件要求检测范围来调整扫描速度，方便发觉缺点，并对缺点定位。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第25页扫描速度调整可在试块上进行，也可在锻件上尺寸已知部位上进行，在试块上调整扫描速度时，试块上声速应尽可能与工件相同或相近。调整扫描速度时，普通要求第一次底波前沿位置不超出水平刻度极限80％，以利观察一次底波之后一些信号情况。PB2.探伤灵敏度调整锻件探伤灵敏度是由锻件技术文件要求或相关标准确定。普通不低于最大检测距离处Φ2mm平底孔当量直径。调整锻件检测灵敏度方法有两种：一个是利于锻件底波来调整，另一个是利用试块来调整。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第26页（1）底波调整法当锻件被探部位厚度,且锻件含有平行底面或圆柱曲底面时，惯用底波来调整探伤灵敏度。底波调整法，首先要计算或查AVG曲线求得底面回波与某平底孔回波分贝差，然后再调整。1）计算：对于大平底面或实心圆柱体底面，同距离处底波与平底孔回波分贝差为：

锻件和铸件超声波探伤专家讲座第27页式中λ——波长，mm;X----被探部位厚度，mm；DF——平底孔直径，mm。对于空心圆柱体，同距离处圆柱曲底面与平底孔回波分贝差为：锻件和铸件超声波探伤专家讲座第28页式中d---空心圆柱体内径，mm；D---空心圆柱体外径，mm；“＋”---外圆径向检测，内孔凸柱面反射；“－”---内孔径向检测，外圆凹柱面反射。2）调整：探头对准完好区底面，调“增益”使底波B1达基准高，然后用“衰减器”增益△dB，这时灵敏度就调整好了。为了便于发觉缺点可再增益5～10dB作为扫查灵敏度。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第29页【例1】用2.5P20Z探头径向检测φ500mm实心圆柱体锻件，CL=5900mm/s，问怎样利用底波调整500mm/φ2灵敏度？解：由题意得1计算：500mm处底波与φ2mm平底孔回波分贝差为：2调整：将探头对准完好区圆柱底面，调“增益”使底波B1达基准60％高，然后用“衰减器”增益46dB，这时φ2灵敏度就调好了，必要时再增益6dB作为扫查灵敏度。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第30页【例2】用2.5P20Z探头径向检测φ1000mm，内径为φ100mm空心圆柱体锻件，CL=5900mm/s，问怎样利用内空回波调整450mm/φ2灵敏度？解：由题意得D=1000mm，d=100mm锻件和铸件超声波探伤专家讲座第31页1计算：450mm处内孔回波与φ2mm平底孔回波分贝差为：2调整：将探头对准完好区内孔衰减45dB，调“增益”使底波B1达基准60％高，然后用“衰减器”增益35dB，作为检测灵敏度，再增益6dB作为扫查灵敏度。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第32页（2）试块调整法1）单直探头检测：当锻件厚度或因为几何形状所限或底面粗糙时，应利用含有些人工反射体试块来调整检测灵敏度，如CSⅠ试块和CSⅡ试块。调整时将探头对准标准试块平底孔，调“增益”使平底孔回波达基准波高即可。值得注意是，当试块表面形状、粗糙度与锻件不一样时，要进行耦合赔偿。当试块与工件材质衰减相差较大时，还要考虑介质衰减赔偿。【例1】用2.5P20Z探头检测厚度为50mm小锻件，采取CSⅠ试块调整50/φ2灵敏度，试块与锻件表面耦合差3dB，问怎样调整灵敏度？锻件和铸件超声波探伤专家讲座第33页将探头对准CSⅠ试块中1号试块φ2平底孔，距离为50mm，调“增益”使φ2平底孔回波达60％高，然后再用“衰减器”增益3dB，这时50/φ2灵敏度就调好了。【例2】用2.5P14Z探头检测底面粗糙厚度为400mm锻件，问怎样利用100/φ4平底孔试块调整400/φ2灵敏度？试块与工件表面耦合差6dB。解：计算：100/φ4平底孔与400/φ2平底孔回波分贝差：锻件和铸件超声波探伤专家讲座第34页调整：将探头对准100/φ4平底孔，调整“增益”使φ4平底孔回波达基准高，然后用“衰减器”增益36＋6＝42Db,这时400/φ2灵敏度就调整好了。这时工件上400/φ2灵敏平底孔缺点回波恰好达基准波高。2）双晶直探头检测：采取双晶直探头检测时，要利用如图6.6所表示CSⅡ标准试块平底孔来调整检测灵敏度。先依据检测要求选择对应平底孔试验块，并依次测试一组距离不一样、直径相同平底孔回波，使其中最高回波达满刻度80％，在此灵敏度条件下测出其它平底孔回波最高点，并标在示波屏上，然后连接这些回波最高点，从而得到一条平底孔距离－波幅曲线，并以此作为检测灵敏度。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第35页6.1.5缺点位置和大小测定

1.缺点位置测定

在锻件检测中，主要采取纵波直探头检测，所以可依据示波屏上缺点前沿所对应水平刻度值τf和扫描速度1：n来确定缺点在锻件中位置。缺点至探头距离xf为

xf＝nτf

(8-3)

2.缺点大小测定锻件检测中，对于尺寸小于声束截面缺点普通用当量法定量。若缺点位于区域内时，惯用当量计算法和当量AVG曲线法定量；若缺点位于区域内，惯用试块比较法定量，对于尺寸大于声束截面缺点，锻件和铸件超声波探伤专家讲座第36页普通采取测长法，惯用测长法有6dB法和端点6dB法。必要时还可采取底波高度法来确定缺点相对大小。下面重点介绍当量计算法和6dB法在锻件探伤中应用。(1)当量计算法是利用各种规则反射体回波声压公式和实际探伤中测得结果（缺点位置和波高）来计算缺点当量大小。当量计算法是当前锻件探伤中应用最广一个定量方法。用定量计算法定量时，要考虑调整探伤灵敏度基准。

当用平底面和实心园柱体曲底面调整灵敏度时，当量计算公式为：锻件和铸件超声波探伤专家讲座第37页当用空心圆柱体内孔或外圆曲底面调灵敏度时，当量计算公式为：在平面工件检测中，用6dB法测定缺点长度时，探头移动距离就是缺点指示长度，如图6.8所表示。然而对圆柱形锻件进行轴向探测时，探头移动距离不再是缺点指示长度了，这时要按几何关系来确定缺点指示长度，如图6.9所表示。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第38页图6.8平面探伤6dB测长法图6.9圆弧面探伤6dB测长法锻件和铸件超声波探伤专家讲座第39页外圆周向测长时，缺点指示长度Lf为：式中：L――探头移动外圆弧长，mm；R――圆柱体外半径，mm；Xf1――缺点声程，mm。内孔周向测长时，缺点指示长度Lf为(6.7)锻件和铸件超声波探伤专家讲座第40页内孔周向测长时，缺点指示长度Lf为(6.8)式中：L′――探头移动内圆弧长，mm；r――圆柱体内半径，mm；Xf2――缺点声程，mm。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第41页6.1.6缺点回波判别在锻件检测中，不一样性质缺点回波是不一样，实际检测时，可依据示波屏上缺点回波情况来分析缺点性质和类型。1.单个缺点回波锻件检测中，示波屏上单独出现缺点回波称为单个缺点回波，普通单个缺点是指与临近缺点间距大于50mm、回波高大于φ2mm缺点。如锻件中单个夹层、裂纹等。检测中碰到单个缺点时，要测定缺点位置和大小，当缺点较小时，用当量法定量，当缺点较大时，用6dB法测定其边界和面积范围。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第42页2.分散缺点回波锻件检测时，工件中缺点较多且分散，缺点彼此间距较大，这种缺点回波称为分散缺点回波。普通在边长50mm立方体内少于5个，大于φ2mm，如分散性夹层。分散缺点回波普通不太大。所以惯用当量法定量，同时还要测定分散缺点位置。3.密集缺点回波锻件检测中，示波屏上同时显示缺点回波很多，缺点之间间隔很小，甚至连成一片，这种缺点回波称为密集缺点回波。密集缺点划分，依据不一样验收标准有不完全相同定义。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第43页(1)以缺点间距划分，要求相邻缺点间间距小于某一值时为密集缺点。(2)以单位长度时基线内显示缺点回波数量划分，要求在相当于工件厚度值基线内，当探头不动或稍作移动时，一定数量缺点回波连续或断续出现时为密集缺点。(3)以单位面积中缺点回波划分，要求在一定检测面积下，探出缺点回波数量超出某一值时，定义为密集缺点。(4)以单位体积内缺点回波数量划分，要求在一定体内缺点回波数量多于要求值时，定义为密集缺点。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第44页实际检测中，以单位体积内缺点回波数量划分较多。普通要求在边长50mm立方体内，数量不少于5个，当量直径大于φ2mm缺点为密集缺点。密集缺点可能是疏松、非金属夹杂物、白点或成群裂纹等。锻件内不允许有白点缺点存在，这种缺点危险性很大。通常白点分布范围较大，且基本集中于锻件中心部位，它回波清楚、尖锐，成群白点有时会使底波严重下降或完全消失。这些特点是判断锻件中白点主要依据，如图6.10所表示。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第45页图6.10白点分布与波形锻件和铸件超声波探伤专家讲座第46页4.游动回波在园柱形轴类锻件检测过程中，当探头沿着轴外圆移动时，示波屏上缺点回波会伴随该缺点检测声程改变而游动，这种游动动态波形称为游动回波。游动回波产生是因为不一样波束射至缺点产生反射引发。波束轴线射至缺点时，缺点声程小，回波高。左右游动探头，扩散波束射至缺点时，缺点声程大，回波低。这么同一缺点回波位置和高度随探头游动发生游动，如图6.11所表示。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第47页图6.11游动回波锻件和铸件超声波探伤专家讲座第48页不一样检测灵敏度，同一缺点游动情况不一样。普通可依据检测灵敏度和回波游动距离来判别游动回波。普通要求游动范围达25mm时，才算游动回波。依据缺点游动回波包络线形状，可粗略地判断缺点形状。5.底面回波在锻件检测中，有时还可依据底波改变情况来判别锻件中缺点情况。当缺点回波很高，并有屡次重复回波，而底波严重下降甚至消失时，申明锻件中存在平大面积缺点。当缺点回波和底波都很低甚至消失时，申明锻件中存在大面积且倾斜倾斜或在检测面附加有大缺点。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第49页

当示波屏上出现密集相互彼连缺点回波，底波显著下降或消失时，说明锻件中存在密集缺点。6.1.7非缺点回波分析锻件检测中经常会出现一些非缺点回波，从而影响对缺点波判别。常见非缺点回波有以下几个：1.三角反射波周向检测圆柱形锻件时，因为探头与圆柱面耦合不好，波束严重扩散，在示波屏上出现两个三角反射波，这两个三角反射波声程分别为1.3d和1.67d（d为圆柱直径），据此能够判别三角反射波。因为三角反射波总是位于B1之后，而缺点波普通位于底波B1之前，所以三角反射波不会干扰对缺点判别。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第50页2.迟到波轴向探测细长轴类锻件时，因为波形转换，在示波屏上出现迟到波，迟到波声程是特定，而且可能出现屡次。第一次迟到波位于B1之后0.76d处（d为轴类锻件直径），以后各次迟到波间距均为0.76d。因为迟到波总在B1之后，而缺点波普通位于B1之前，所以迟到波也不会影响对缺点判别。另外从扁平方向探测扁平锻件时，也会出现迟到波，探伤中应注意判别。3.610反射波当锻件中存在与检测面成610倾角缺点时，示波屏上会出现610反射波，610反射波是变型横波垂直入射侧面而引发，如图6.12所表示。图中F为缺点直接波，M为610反射波。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第51页610反射波声程也是特定，总是等于610角所对直角边边长。产生610反射时，缺点直接反射回波较低，而610反射波较高。另外在探测如图6.13所表示锻件时，也会出现610反射波，同时还会产生450反射波。同时时可依据反射波声程经过计算来判别。4.轮廓回波锻件探伤中，锻件台阶、凹槽等外形轮廓也会引发一些轮廓回波，检测中要注意判别。另外，在锻件检测中还可能产生一些其它非缺点回波，这时应依据锻件结构形状、材质和铸造工艺，应用超声波反射、折射和波型转换理论进行分析和判别。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第52页图6.12倾斜缺点610反射图6.13特殊结构侧壁反射波锻件和铸件超声波探伤专家讲座第53页6.1.8锻件质量级别评定（见JB/T4730.3-）

锻件探伤中常见缺点有单个缺点和密集缺点两大类，实际探伤中依据锻件中单个缺点当理尺寸，底波降低情况和密集缺点面积占探伤面积百分比不一样将锻件质量分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等五种，其中Ⅰ级最高，Ⅴ级最低。单个缺点等级见表6－1，底波降低等级见表6－2，密集性缺点见表6－3。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第54页1.单个缺点质量分级见表6－1。等级

Ⅰ

Ⅱ

ⅢⅣⅤ缺点当量直径≤φ4

φ4＋（＞0dB～8dB）

φ4＋（＞8dB～12dB）

φ4＋（＞12dB～16dB）φ4＋16dB表6－1单个缺点质量分级见表单位：mm2.缺点引发底波降低量质量分级见表6－2。表6－1由缺点引发底波降低量质量分级单位：dB等级

Ⅰ

ⅡⅢⅣⅤ底波降低量

BG/BF

≤8＞8～14＞14～20＞20～26＞26注：本表仅适适用于声束大于近场区长度缺点锻件和铸件超声波探伤专家讲座第55页3.密集区缺点质量分级见表6－3。表6－3密集区缺点质量分级见表等级ⅠⅡⅢⅣⅤ密集区缺点占检测总面积百分比（％）0＞0～5＞5～10＞10～20＞204.表6－1、表6－2和表6－3等级应作为独立等级分别使用。5.当缺点被检测人员判定为危害缺点时，锻件质量等级为Ⅴ级。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第56页下面举例申明锻件评级方法。【例1】用2.5P20Z探头检测400mm厚钢锻件，钢中CL＝5900m/s，衰减系数α＝0.005dB/mm，检测灵敏度为400mm/φ4mm平底孔。检测中在250mm处发觉一处缺点，其波高比基准波高20dB，试依据JB/T4730－标准评定该锻件质量级别。解：（1）条件判别：（mm)锻件和铸件超声波探伤专家讲座第57页(mm)(mm)所以，符合当量计算条件。(2)求250mm处φ4mm当量dB值：锻件和铸件超声波探伤专家讲座第58页(3)求该缺点当量并评级：缺点当量：φ4＋20－9.5＝φ4＋10.5dB缺点评级：该锻件评为Ⅲ级。【例2】用2.5P14Z探头检测面积为400cm2锻件，检测中发觉一密集缺点，其面积为24cm2，缺点处底波为30dB，无缺点处底波为44dB，试依据JB/T4730-标准评定该锻件质量级别。解：（1）依据密集性缺点评级：因为锻件和铸件超声波探伤专家讲座第59页所以评为Ⅲ级（2）依据底波降低量评级：因为［B］G－［B］F＝44－30＝14dB所以评为Ⅱ级锻件和铸件超声波探伤专家讲座第60页6.2铸件超声检测6.2.1铸件中常见缺点铸件是金属液注入铸模中冷却凝固而成，铸件中常见缺点有气孔、缩孔、夹杂和裂纹等。1.气孔气孔是因为金属液含气量过多，模型潮湿及透气性不佳而形成空洞。铸件中气孔分为单个分散气孔和密集气孔。2.缩孔缩孔是因为金属液冷却凝固时体积收缩得不到补缩而形成缺点。缩孔多位于浇冒口附近和截面最大部位或截面突变处。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第61页3.夹杂夹杂分为非金属夹杂和金属夹杂两类。非金属夹杂是冶炼是金属与气体发生化学反应形成产物或浇注时耐火材料、型砂等混入钢液形成夹杂物。金属夹杂是异种金属偶然落入钢液中未能熔化而形成夹杂物。4.裂纹裂纹是钢液冷却过程中因为内应力（热应力和组织应力）过大是铸件局部开裂而形成缺点。铸件截面尺寸突变处，应力集中严重处，轻易出现裂纹。裂纹是最危险缺点。6.2.2铸件超声检测特点锻件和铸件超声波探伤专家讲座第62页1.超声波穿透性差铸件主要特点是组织不致密、不均匀和晶粒粗大，透声性差。不均匀组织、粗糙表面都会造成超声散射增大，声能损失严重，与锻件相比，铸件可探厚度减小。另外粗糙表面会使耦合变差，也是铸件检测灵敏度低原因。铸件不均匀是因为铸件各部分冷却速度不一样引发。铸件不致密性是因为树枝结晶方式引发。铸件晶粒粗大是因为高温冷却凝固过程迟缓，生核、长核时间长、使晶粒变粗。铸件不致密性、不均匀性和晶粒粗大，使超声波散射衰减和吸收衰减显著增加、透声性降低。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第63页2.声耦合差铸件表面粗糙，声耦合差，探伤灵敏度低，波束指向性不好，且探头磨损严重。铸件探伤中常采取高黏度耦合剂改进这种不良耦合条件。3.杂波干扰严重铸件探伤干扰杂波多。普通是因为粗晶和组织不均匀性引发散乱反射，形成草状回波，使信噪比下降。尤其是频率较高时尤为严重。二是铸件形状复杂，一些轮廓回波和迟到变型波引发非缺点信号多。另外铸件粗糙表面也会产生一些反射回波。干扰对缺点正确判定。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第64页铸件中组织不致密和不均匀，以及晶粒粗大，都会使超声波产生严重散射，被探头接收后，在荧光屏上将显示为较强草状杂波信号；粗糙铸造表面对声波散射也会形成杂波信号；另外，铸件形状复杂，也非常轻易产生外轮廓反射回波以及迟到回波。这些干扰信号可能会妨碍缺点信号识别。4.缺点检测要求较低以上所述是铸件探伤困难所在，致使铸件探伤应用和发展受到一定限制。但另首先因为铸件质量要求较低，铸件中普通允许存在缺点尺寸较大，数量可较多，尤其是工艺性检测，有只要求检测危险性缺点，方便修补处理。同时铸件缺点出现部位规律性强，所以铸件探伤还是含有一定价值。锻件和铸件超声波探伤专家讲座第65页铸件分为铸钢和铸铁，二者缺点情况和材质及表面特点基本相同，所以其探伤方法也大致相同。6.2.3铸钢件探测条件选择1.探头铸钢探伤，普通以纵波直探头为主，辅以横波斜探头和纵波双晶探头。铸钢件晶粒比较粗大，衰减严重，宜选取较低频率，普通为0.5～2.5MHz。对于厚度不大又经过热处理铸钢件，可选取2.0～2.5MHz，对于厚度较大和未热处理铸钢件，宜选取0.5～2.0MHz。纵波直探头直径普通为φ10～φ30