超声波水浸探伤方法是一个比较式的检验方法,超声波检测可通过组成不连续的位置、尺寸、伸展和频度来得出结论,利用探头发出的垂直纵波的回波技术,沿着易损处实施检测,对组织的纯净度做出评定。适用于锻轧钢棒自动超声水浸检验,不适用于奥氏体粗晶钢,适用于具有简单几何形状的固体材料(方和圆等)直径或边长范围20~100mm边界区域检测扫查覆盖大于40mm。
1.试样准备和检测时间的选择
试样准备和检测时间的选择可分为两类,分别是过程中检测称为“L”和终检测称为“C”,试样必须是简单几何形状(方和圆等),样品检测区域的表面不能对检测结果造成影响,具体要求应符合1.1和1.2部分的规定。
1.1终处理“C”
测试要有针对性,试样可以是连铸或模铸,可以是锻造、轧制的,成型阶段至少有4个要素。
例如:从一个初为240×240mm的铸坯锻造成95×95mm的方,这一过程是1.4个要素。
为了符合检测灵敏度的要求,可以在表面处理前进行必要的热处理,公差尺寸应是5或符合ASTME112—96标准。
试样表面要进行清理和修磨,方要保证各个面,下面是具体要求的说明(d:表示圆的直径 t:表示方的边长)
表面修磨量:≤5%d; 2.5%t 每个面
例如:d修磨前=100mm d修磨后≥95mm
t修磨前=100mm t修磨后≥95mm
其他要求:表面粗糙度Ra≤6.3μm
公差范围≤1%d
在准备期间,试样被标记,例如划分测试范围的点,这些由于标记而不能检测的区域,在记录中应给予说明。
1.2过程中处理“L”
检测应在不同的产品上进行。(至少两种)
为了符合检测灵敏度的要求,可以在表面处理前进行必要的热处理,公差尺寸应是5或符合ASTME112—96标准。
试样表面要进行清理和修磨,方要保证各个面,下面是具体要求的说明(d:表示圆的直径 t:表示方的边长)
表面修磨量:≤5%d; 2.5%t 每个面
例如:d修磨前=100mm d修磨后≥95mm
t修磨前=100mm t修磨后≥95mm
其他要求:表面粗糙度Ra≤6.3μm
公差范围≤1%d
2.检测设备
2.1扫查装置与水浸
正确理解适当规格的水浸和扫查装置的检测要求,按照5.2中规定的传播要求进行适当的宽度调整,扫查装置应该是一个连接计算机的电器控制系统。
2.2计算机和软件
计算机系统应具有C扫描显示,它可以直观的进行评价,也可以应用10.4部分规定的评价方法和11部分规定的方法。
2.3超声设备
超声设备应具有A型显示并符合DIN EN 12668—1的标准要求,一定应有深度补偿功能。
2.4超声探头
水浸探头应符合DIN EN 12668—2的标准要求。
一个单一平直探头应为6±1mm,探头频率10MHz。
注意:这些具体要求只允许有先前用户和制造商协议中规定的偏离,规定这些具体条件要求的目的是保证检测结果的可比性,不存在任何被统一后的偏离。
2.5耦合剂
用水做耦合剂,允许添加防锈剂等,水温要求在10~30℃,用于调整和检测的同一耦合剂,一定要保证在水中发生物理或化学变化时不会改变检测灵敏度。
2.6检测设备的规定
检测设备应按规定校准,超声部分应符合标准DIN EN 12668—3的规定。
检测设备的校准应使用带有已知尺寸缺陷的试样,回波应在较低的检出能力极限区域度量。
3.调整
3.1几何形状、表面状况和声学性能
对于调整和设置灵敏度范围,用声学性能适当的对比试样和相同的表面状态进行有效测试。(参见1.1和1.2部分)
对于圆形试样,要用直径相同或相近的对比试样,对比试样和被检试样直径不允许相差±15%d。
对于直径大于100mm的圆形试样,方形对比试样也可以代替。
对于方形试样,试样边长至少应符合各自被测区域的厚度(声程)。(参见5.2部分)
3.2水层厚度
在调整和测试时,水层厚度应在20~25mm之间。
3.3灵敏度调整
灵敏度的调整应根据带有直径为1.0mm平底孔的反射体试样来调整,应该至少有4个不同界面深度的反射体,两个相邻反射体之间的距离至少是直径的2倍,反射体回波与底波应能清晰分辨,与底波距离小2mm,不同深度平底孔使用深度补偿,用同一判定基准线放大Vj在屏幕上显示高度(BSH)80%。
根据灵敏度要求等级(参见3.4)所以考虑声度补偿,一个增益放大因子Vk必须添加道教准线上,记录Vr为的判定线等于基础放大和增益因子的和。
Vr=Vj+Vk
3.4灵敏度等级
灵敏度等级由用户和生产商协定,由表1给出具体值,如没有具体说明,灵敏度按1级执行。
表1灵敏度等级
| 灵敏度等级 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 显示波高% | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 |
| 平底孔直径mm | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| dB值 | +6 | +12 | +15 | +18 | +21 |
不允许按AVG曲线规律换算平底孔的尺寸和深度,只能根据试样和1.0mm平底孔实测,在自动超声检测中,信噪比至少为6dB,好达到10dB,因此在检测前有必要进行专项热处理。(参见1.1和1.2部分)
4.检测体积
小的检测体积由用户和生产商根据表2来协定,如果没有具体要求,通常按直径为50mm执行b类,直径大于50mm执行c类,检测体积能够更好的提高满意的可靠性。
表2检测体积
| 检测类别 | a | b | c | d |
| 测试体积dm3 | 1 | 2 | 5 | 10 |
测试体积符合估计的体积,测试范围具体在10.2部分规定。
5.检测过程
5.1综述
这个过程是利用自动超声水浸系统和单一探头的垂直发射(纵波)的回波反射法。
对测试的要求,设备、试样、灵敏度、校准调整和闸门应符合1、2、3部分的规定。
灵敏度等级(参见3.4)小测试体积(参见4)评价(参见6),用户和生产商要达成一致意见。
5.2 轨迹宽度、扫描方法、检测范围和界面调节
轨迹宽度必须被选择以便垂直于主要形成方向的大0.25mm的栅格距离和平行于主要形成方向的1.0mm的栅格距离被保持。在表3中列出了固体样品检测的检测范围。
| 形状 | 样品尺寸(mm) | 扫描方法 | 检测范围 |
| 矩形 | t≤50 | 扫描相邻两面 | 至t |
| 矩形 | t>50 | 扫描四个面 | 至1/2 t |
| 圆形 | d≤50 | 扫描面大于180度 | 至d |
| 圆形 | d≤50 | 扫描面大于360度 | 1/2 d至d |
| 圆形 | d≤50 | 螺旋线或阶梯扫描 | 1/2 d至d |
| 圆形 | d>50 | 扫描面大于360度 | 至1/2 d |
| 圆形 | d>50 | 螺旋线或阶梯扫描 | 至1/2 d |
表3 所有部分检测的检测范围和扫描方法说明
1)至t 至d :检测必须对整个截面实施并考虑头尾盲区。
至1/2 t 至1/2 d :检测必须对中心截面实施并考虑头部盲区。
1/2 d至d :检测必须对接近尾部的中心截面考虑尾部盲区。
对整个检测截面使检测接近1/2 t或接近1/2 d 界面必须在入射波后不过8mm,在回波前不过2mm结束。整个检测截面是对尺寸小于100mm的材料,对过100mm的一个边界区域检测能对50mm的大声速实施(表4)
对边缘区域的检测,界面必须开始开入射声速不过8mm。
| 形状 | 矩形 | 圆形 | 圆形 |
| 扫描方法 | 四个面 | 过360度 | 螺旋或阶梯 |
表4 边缘区域检测扫描方法说明
5.3扫描速度、脉冲重复频率和脉冲间距
脉冲重复频率和扫描速度相互之间都是可以调节的,两个脉冲之间的距离不过一个栅格,考虑任何干扰抑制(抑制杂波)
例如:扫描速度为150mm/s 脉冲重复频率为1500Hz 脉冲间距为
(150mm/s)/(1500Hz)=100μm 过高的脉冲重复频率能引起失真回波,这必须被避免。
5.4 技术判断
对于超声脉冲,回波能在不同的声速距离的反射器返回,在判断界面内的大回波在任何情况都能被获得。
在检测矩形截面的几个面的过程中,两缺陷的判断能够产生(在90度角被检测两次)如果判断是两个不同面的两个回波的同等显示,则能够被认为只有一个缺陷,这需要被只看作一次。
6.评价
6.1 回波的数量
闸门的设定反应了灵敏度的级别,如果幅度过了闸门一个栅格,就判定有伤。
过闸门的邻近的栅格点组合成一个回波,回波的数量由计数决定。
6.2 回波的长度
回波的长度在主要形成的方向被判定,为了衡量回波的长度,一个特性就是和检测值相关的点状回波和延伸回波,在波的形成方向上两个栅格宽度就判定为点状回波。
的来说就是由这些波的长度和区分的的检测体积来获得。
例如:检测体积是5.0dm3在11页表示的值就是15mm/5.0dm3 =3.0mm/dm3
6.3 允许极限
超声检测结果应该用C扫描显示,如果C扫描不可能(手动判定)回波和回波的长度必须用一个合适的方式描述。
在11页中的指数表明了对每一个栅格值过了闸门的共有8个相邻的栅格点,如果这8个栅格点没有一个返回超声信号过特定闸门,这个回波就被认为是一个独立的回波。
允许的回波数量和允许的数由供应商和用户来决定,另外大单个回波的长度也由供应商和用户决定。
7.检测报告
要为每一个检测准备一个检测报告,这个报告至少应包含如下消息:
a)生产厂家 b)序列号 c)检测样品证明
d)检测范围和灵敏度级别 e)超声检测实施的生产阶段
f)形成程度和样品尺寸 g)检测仪器(扫描装置、电脑、超声设备、探头)
h)检测结果
i)检测日期 j)检测人员签名
8.注意
SEP1927的一个重要目的是确保类似的检测在不同的检测位置实施,由于1.0mm平底孔能够重新再制造,这样就可以比较灵敏度,只要1.0mm的平底孔而不要小一些的尺寸的,例如:0.5mm,虽然后者的尺寸在于被检测的自然不连续区域,这个方面将在SEP的修订版中再讨论。
后,钢轧辊超声波检测是一个比较繁琐的工作,需要大量的实践经验才能准确的进行材料分析。不能一蹴而就。