结构钢低倍组织缺陷评定 酸浸法和超声检测法 征求意见稿

GB/T1979-xxxx结构钢低倍组织缺陷评定酸浸法和超声检测法本文件规定和描述了结构钢酸浸低倍组织缺陷的分类、特征、产生原因及评定原则、评级图分类及适用范围；超声波检测原理、探伤方法、对比试样的制备与要求、探伤设备及其调试、检测条件和步骤及两种检测方法的评定和检测报告。本文件适用于评定碳素结构钢、合金结构钢、弹簧钢钢材(锻、轧坯)低倍组织及缺陷检验。根据供需双方协议，也可用作评定其它钢类低倍组织的缺陷。在保证钢材（坯）质量达到技术要求时，可采用超声波对钢材（坯）的低倍组织及缺陷进行预检。在钢材（坯）切取低倍酸蚀试样部位进行超声波预检，遇到超出判伤界限时，需用酸浸法评定缺陷等级。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T226钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法ASTME381钢棒大小钢坯和锻件宏观浸蚀检验的标准方法ASTMA604∕A604M自耗电极再熔炼钢制棒材与钢坯宏观浸蚀试验方法GB/T12604.1无损检测术语超声检测GB/T9445无损检测人员资格鉴定与认证JJG746超声探伤仪GB/T27664.2无损检测超声检测设备的性能与检验第2部分：探头GB/T23905无损检测超声检测用试块3.术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。GB/T1979-xxxx4.酸浸检验法4.1缺陷的分类、特征、产生原因及评定原则4.1.1一般疏松特征：在酸浸试片上表现为组织不致密，呈分散在整个截面上的暗点和空隙。暗点多呈圆形或椭圆形。空隙在放大镜下观察多为不规则的空洞或圆形针孔。这些暗点和空隙一般出现在粗大的树枝状晶主轴和各次轴之间，疏松区发暗而轴部发亮，当亮区和暗区的腐蚀程度差别不大时则不产生凹坑。产生原因：钢液在凝固时，各结晶核心以树枝状晶形式长大。在树枝状晶主轴和各次轴之间存在着钢液凝固时产生的微空隙和析集一些低熔点组元、气体和非金属夹杂物。这些微空隙和析集的物质经酸腐蚀后呈现组织疏松。评定原则：根据分散在截面（除中心区域）的暗点和空隙的数量、大小及它们的分布状态，并考虑树枝状晶的粗细程度而定。4.1.2中心疏松特征：在酸浸试片的中心区域呈集中分布的空隙和暗点。它和一般疏松的主要区别是空隙和暗点仅存在于试样的中心部位，而不是分散在整个截面上。产生原因：钢液凝固时体积收缩引起的组织疏松及钢锭中心部位因最后凝固使气体析集和夹杂物聚集较为严重所致。评定原则：以中心区域内暗点和空隙的数量、大小及密集程度而定。注：连铸工艺生产的钢材(锻、轧坯)的以等轴晶区范4.1.3锭型偏析特征：在酸浸试片上呈腐蚀较深的，并由暗点和空隙组成的，与原锭型横截面形状相似的框带，一般为方形。产生原因：在钢锭结晶过程中由于结晶规律的影响，柱状晶区与中心等轴晶区交界处的成分偏析和杂质聚集所致。评定原则：根据框形区域的组织疏松程度和框带的宽度加以评定。对于不同用途的钢，必要时可测量偏析框边距试片表面的最近距离。4.1.4斑点状偏析特征：在酸浸试片上呈不同形状和大小的暗色斑点。不论暗色斑点与气泡是否同时存在，这种GB/T1979-xxxx暗色斑点统称斑点状偏析。当斑点分散分布在整个截面上时称为一般斑点状偏析；当斑点存在于试片边缘时称为边缘斑点状偏析。产生原因：一般认为结晶条件不良，钢液在结晶过程中冷却较慢产生的成份偏析。当气体和夹杂物大量存在时，使斑点状偏析加重。评定原则：以斑点的数量、大小和分布状况而定。4.1.5白亮带特征：在酸浸试片上呈现抗腐蚀能力较强、组织致密的亮白色或浅白色框带。产生原因：连铸坯在凝固过程中由于电磁搅拌不当，钢液凝固前沿温度梯度减小，凝固前沿富集溶质的钢液流出而形成白亮带。它是一种负偏析框带，连铸坯成材后仍有可能保留。需要评定时可记录白亮带框边距试片表面的最近距离及框带的宽度。4.1.6中心偏析特征：在酸浸试片上的中心部位呈现腐蚀较深的暗斑，有时暗斑周围有灰白色带及疏松。产生原因：钢液在凝固过程中，由于选分结晶的影响及连铸坯中心部位冷却较慢而造成的成份偏析。这一缺陷成材后仍保留。评定原则：根据中心暗斑的面积大小，及数量来评定。4.1.7帽口偏析特征：在酸浸试片的中心部位呈现发暗的、易被腐蚀的金属区域。产生原因：由于靠近帽口部位含碳的保温填料对金属的增碳作用所致。评定原则：根据发暗区域的面积大小来评定（参照中心偏析图片评定）”4.1.8皮下气泡特征：在酸浸试片上，于钢材(坯)的皮下呈分散或成簇分布的细长裂缝或椭圆形气孔。细长裂缝多数垂直于钢材(坯)的表面。产生原因：由于钢锭模内壁清理不良和保护渣不干燥等原因造成。评定原则：测量气泡离钢材(坯)表面的最远距离。4.1.9残余缩孔特征：在酸浸试片的中心区域(多数情况)呈不规则的折皱裂缝或空洞，在其上或附近常伴有严重的疏松、夹杂物(夹渣)和成分偏析等。产生原因：由于钢液在凝固时发生体积集中收缩而产生的缩孔并在热加工时因切除不尽而部分GB/T1979-xxxx残留，有时也出现二次缩孔。评定原则：以裂缝或空洞大小而定。4.1.10翻皮特征：在酸浸试片上有的呈亮白色弯曲条带或不规则的暗黑线条，并在其上或周围有气孔和夹杂物；有的由密集的空隙和夹杂物组成的条带。产生原因：在浇注过程中表面氧化膜翻入钢液中，凝固前未能浮出所造成。评定原则：测量翻皮离钢材(坯)表面的最远距离及翻皮长度。4.1.11白点特征：一般是在酸浸试片除边缘区域外的部分表现为锯齿形的细小发裂。呈放射状、同心圆形或不规则形态分布。在纵向断口上依其位向不同呈圆形或椭圆形亮点或细小裂缝。产生原因：钢中氢含量高，经热加工变形后在冷却过程中由于应力而产生的裂缝。评定原则：以裂缝长短、条数而定。4.1.12轴心晶间裂缝特征：此种缺陷一般出现于高合金不锈耐热钢(如Cr5Mo、1Cr13、Cr25……)中。有时在高合金结构钢如18Cr2Ni4WA也常出现。在酸浸试片上呈三岔或多岔的、曲折、细小，由坯料轴心向各方取向的蜘蛛网形的条纹。评定原则：级别随裂纹的数量与尺寸（长度及其宽度）的增大而升高。由于组织的不均匀性也可能产生“蜘蛛网”的金属酸蚀痕，这不能作为判废的标志。在这种情况下，建议在热处理后（对试样进行正火或退火），重新进行试验。4.1.13内部气泡特征：在酸浸试片上呈直线或弯曲状的长度不等的裂缝，其内壁较为光滑，有的伴有微小可见夹杂物。产生原因：由于钢中含有较多气体所致。4.1.14非金属夹杂物(目视可见的)及夹渣特征：在酸浸试片上呈不同形状和颜色的颗粒。产生原因：冶炼或浇注系统的耐火材料或脏物进入并留在钢液中所致。评定原则：有时出现许多空隙或空洞，如目视这些空隙或空洞未发现夹杂物或夹渣，应不评为非金属夹杂物或夹渣。但对质量要求较高的钢种(指有高倍非金属夹杂物合格级别规定者)，建议进行高倍补充检验。GB/T1979-xxxx4.1.15异金属夹杂物特征：在酸浸试片上颜色与基体组织不同，无一定形状的金属块。有的与基体组织有明显界限，有的界限不清。产生原因：由于冶炼操作不当，合金料未完全熔化或浇注系统中掉入异金属所致。4.2评级图分类及适用范围根据钢材(锻、轧坯)尺寸及缺陷性质，评级图按模铸和连铸分类及适用范围规定见表1。表1评级图分类及适用范围评级图序号适用的钢材尺寸范围适用的低倍组织缺陷及图片评级图片实际尺寸评级图一直径或边长小于40mm一般疏松、中心疏松、锭型偏析各划分四级，共12张图片直径为20mm评级图二直径或边长为40mm~150mm一般疏松、中心疏松、锭型偏析、一般斑点点状偏析各划分四级，共20张图片直径或边长为100mm评级图三直径或边长大于150mm~250mm一般疏松、中心疏松、锭型偏析、一般斑点点状偏析各划分四级，共20张图片直径为200mm评级图四直径或边长大于250-350mm一般疏松、中心疏松、锭型偏析各划分四级，共12张图片直径为300mm评级图五直径或边长大于350mm中心疏松、锭型偏析各划分四级，共8张图片直径为400mm评级图六所有规格、尺寸的钢材皮下气泡、内部气泡、非金属夹杂物（肉眼可见）及夹渣、异金属夹杂物各只列典型图片一张，翻皮列代表性图片3张，残余缩孔、白点、轴心晶间裂缝各划分为三级，共16张图片直径为100mm评级图七连铸圆、方钢材白亮带列代表型图片一张，中心偏析划分为四级，共5张图片直径为50mmGB/T1979-xxxx4.3试样的截取及显示方法试样的截取及显示方法按GB/T226规定执行。试样的腐蚀时间随着钢种的化学成分、尺寸和预热处理状态而进行变化。试样的腐蚀以清晰显示低倍组织为准，过腐蚀会导致结果评定的误判。经供需双方协议也可用其它的试样显示方法。4.4评定方法4.4.1评定各类缺陷时，以附录A中所列图片为准。评定时各类缺陷以目视可见为限，为了确定缺陷的类别，允许使用不大于10倍的放大镜，根据缺陷轻重程度按照4.1所述的评定原则与评级图进行比较，分别评定级别。当其轻重程度介于相邻两级之间时，可附上半级。对于不要求评定级别的缺陷只判定缺陷类别。4.4.2在进行比较评定其它尺寸的钢材（坯）的缺陷级别时，根据各缺陷评级图，按缺陷存在的严重程度缩小或放大。4.4.3钢材低倍组织缺陷允许与否及合格级别应在相应的技术条件中规定之。4.4.4根据供需双方协议，钢的低倍组织缺陷也可采用ASTME381或ANSI/ASTMA604标准中相应的图片评定。4.4.5对于钢管产品的检验，由于其中心掏空不连续，所以对于中心疏松和中心偏析的评定默认为“0”并报出。4.5检验报告检验报告应包括以下各项内容：a)本标准号；b)牌号、熔炼炉号、规格及试样号；c)检验结果；d)腐蚀剂、腐蚀方法、腐蚀温度；腐蚀时间e）检验报告编号、日期、检验者及审核者。5超声检验法5.1原理钢的低倍组织中由于化学成分严重偏析及组织不均匀，使钢材内部声阻抗出现变化，采用超声脉冲反射技术，根据声波在钢中传播过程遇到不同声阻抗界面发生反射的原理进行检测。GB/T1979-xxxx5.2人员从事检测的人员应按GB/T9445或相应的文件参加培训并取得超声资格证书，凡签发检测报告者，应取得2级及以上超声检测资格证书。5.3仪器和设备宜采用单直探头对工件进行远场扫查，采用双晶探头对工件进行近场扫描，应保证整个工件扫描覆盖良好。5.3.1超声检测仪超声检测仪器性能指标应满足JJG746的要求。5.3.2探头探头频率应在2MHz~10MHz，具备穿透被检钢材的能力和满足检测分辨力的要求，探头晶片直径（边长）宜不大于28mm，检测连铸坯时可选用较低频率的探头。探头参数宜按GB/T27664.2方法测试且符合其要求。5.3.3耦合剂宜选用耦合效果良好且对人体及钢材表面无害的耦合介质。5.4对比试块5.4.1对比试块的声学性能应与被检钢材相同或相近，对比试块上不应有影响使用的回波。5.4.2对比试块上的人工缺陷可采用平底孔或短横孔，平底孔的直径可选Φ1.0mm或Φ2.0mm，短横孔的孔径可选Φ0.8mm，长度5mm或10mm。采用双晶探头检测时，对比试块上宜加工至少两个相同尺寸的人工缺陷；采用直探头检测时，对比试块上宜加工至少一个位于远场区的人工缺陷，以确定静态检测灵敏度。5.4.3对比试块上人工缺陷的位置应能覆盖声波在钢材截面的扫查范围。5.4.4对于检测尺寸大于探头三倍近场区的钢材，可采用工件底波计算法确定静态检测灵敏度，平底孔的直径可选Φ2.0mm。5.4.5对比试块外形、平底孔和短横孔可用机械加工或其它方法制作，符合GB/T23905中的相关要5.5检测方法和步骤5.5.1采用超声纵波或（和）横波在钢材(坯)的周面进行超声波检测，可采用接触技术或液浸技术。5.5.2采用接触技术时，应根据产品规格及要求选用直探头或双晶探头。当被检验钢材（坯）直径或边长不大于80mm时，应选用5MHz及以上频率的双晶探头；被检验钢材（坯）直径或边长大于GB/T1979-xxxx大于80mm时，应选用2MHz及以上频率单直探头，在满足探伤要求的前提下尽可能选择较高频率的探头。采用液浸技术时，可根据产品规格选取水浸平探头或聚焦探头。5.5.3检测部位和数量，钢材（坯）应按熔炼炉（坯）号抽取两支试样，在相当于第一和最末盘（支）钢锭的头部或相当于连铸头坯、尾坯所对应钢材（坯）端部500mm长的位置实施检测；连铸坯应按熔炼（批）号在对应连铸浇铸工艺参数（如拉速等）稳定条件下端部500mm长的坯上实施检测。5.5.4检测前，探伤设备需使用规定的对比试块或通过计算法调整静态检测灵敏度。采用对比试块调整静态灵敏度时，设定灵敏度应按判伤最低幅值调试，同时应考虑钢材表面曲率和粗糙度等因素的影响并进行补偿。5.5.5动态检测灵敏度在静态灵敏度的基础上至少提高6dB。5.5.6接触技术手工扫查速度不大于50mm/s，圆钢实施360度周向扫查，矩形（方）钢实施4个面扫查，为使缺陷不漏检，扫查间距不得超过探头有效声束宽度的50%~80%；液浸技术的扫查速度应满足系统最大扫查速度，同时应保证探头有效声束对钢材（坯）的扫查面覆盖率大于100%。5.5.7设备连续使用中，每隔一定时间或发现异常情况及检测结束后，应校验检验设备静态灵敏度，发现异常时，应重新调整检测参数对上一次校验后的被检材料重新检测。5.6钢材（坯）检测结果评定5.6.1反射信号评定按照判定界限表中规定的人工缺陷实施检测，检测过程中只要出现非干扰回波即判定为超声检测不合格。5.6.2底波损失评定用直射波在较低的增益下进行底波测定，与正常部位底波相比，底波损失50%及以上，经确认不是表面状态或不平行度引起的为不合格。5.6.3平底孔或短横孔判定界限表5.6.3.1平底孔试块的缺陷判定可参照表1，短横孔试块的缺陷判定可参照表2。表1平底孔判定界限表GB/T1979-xxxx表2短横孔判定界限表55.6.3.2经超声波检测，在表1或表2静态灵敏度下，未出现缺陷反射波的，该炉批应判为超声波低倍检验合格，无需做酸蚀试验，结果报告按“低倍合格”报出。否则，应在存在反射波的位置取试片做酸蚀试验，以酸蚀试验结果为准。5.6.3.3连铸坯的检测由供需双方协商确定超声验收标准。5.7.检验报告检验报告应由有关部门认定的具有2级及2级以上技术资格证书人员签发，检验报告应至少包括以下内容：a)炉号、钢种、规格、产品标准等；b)探伤仪型号、探头型号、探伤方法、探伤灵敏度；c)检验标准、检验结果；d)操作者及资格等级；e)检验日期。GB/T1979-xxxx低倍组织缺陷评级图A.1评级图一直径或边长小于40mm的钢材（短、轧坯）一般疏松中心疏松锭型偏析GB/T1979-xxxxA.2评级图二直径或边长40mm~150mm的钢材（短、轧坯）一般疏松1GB/T1979-xxxx2一般疏松3GB/T1979-xxxx4中心疏松1GB/T1979-xxxx2中心疏松3GB/T1979-xxxx4锭型偏析GB/T1979-xxxx12GB/T1979-xxxx34一般点状偏析GB/T1979-xxxx12一般点状偏析GB/T1979-xxxx34边缘点状偏析GB/T1979-xxxx12边缘点状偏析GB/T1979-xxxx34A.3评级图三直径或边长150mm~250mm的钢材（短、轧坯）GB/T1979-xxxx一般疏松1一般疏松GB/T1979-xxxx2一般疏松GB/T1979-xxxx3一般疏松GB/T1979-xxxx4中心疏松GB/T1979-xxxx1中心疏松GB/T1979-xxxx2中心疏松GB/T1979-xxxx3中心疏松GB/T1979-xxxx4锭型偏析GB/T1979-xxxx1锭型偏析GB/T1979-xxxx2锭型偏析GB/T1979-xxxx3锭型偏析GB/T1979-xxxx4一般斑点状偏析GB/T1979-xxxx1一般斑点状偏析GB/T1979-