铸钢件超声波检验

摘要：本文只谈及碳素铸钢和低合金铸钢工件超声波检验，以下简称铸钢工件。简述了铸钢工件超声波检验中所要检出的主要缺陷。叙述了铸钢工件超声波探伤的特点及检验方法。由于产品不同，验收标准有差异，此方面不能予以详述。

关键词：仪器探头缺陷

随着工业的飞速发展，超声波探伤已成为一种方便而有效的检测手段，已被用于铸钢工件质量的评价。

1 铸钢工件超声波检验所要检出的主要缺陷

1.1 气孔、缩孔及缩松

1.2 夹砂及夹杂

1.3 内冷铁未熔合

1.4 冷隔

1.5 裂纹

上述缺陷在铸钢工件超声波检测中会经常遇到，由于工艺的控制，现在冷隔缺陷出现的机率较小。

2 铸钢工件超声波探伤的要点

2.1 由于铸钢工件内部组织不均匀，缺陷较多，信噪比较差及声能损失大，一般在超声波检验中，应该采用大功率且性能良好的仪器和换能器（探头）。换能器频率应选择1～2MHz，其晶片尺寸以Φ20～30mm为宜。

2.2 通常铸钢工件除机加工表面有检验要求外，部分非机加工表面也有检验要求。需要检测的非机加工表面应为喷丸、打磨处理，表面无包砂、氧化皮、无割口和过大凹凸的表面。采用稠度大且声耦合良好的耦合剂（CMC）和带有软保护膜的换能器可减少粗糙表面对声耦合的影响。另外，工件目视检查是十分重要的。目视检出的表面缺陷应补修好，并用机加工或打磨的方法使该处平整不影响探头扫查。这对于保证超声波检测的可靠性是必要的。

3 检验

铸钢工件超声波探伤中使用直束、角束、双晶片（收―发）探头实现检验的。其中直束探头使用最为广泛且有效。

3.1 直束探头检验

3.1.1 探头标称频率1～2MHz，晶片尺寸以Φ20～30mm。

3.1.2 探测灵敏度可用一组铸钢试块调节。即把100%振幅参考线（ARL）做为探测灵敏度。此种方法在检测中需要补偿声能转换损失。另一种灵敏度调节的方法是将底面回波调到某一高度，如ASME标准中规定的方法，但是探测面与底面不平行时此方法使用是有困难的。

3.1.3 扫查速度应适当，多数标准规定不可大于150mm/秒，探头扫查线至少要有15%的重叠区域。

3.1.4 缺陷记录 任何位于或高于ARL线的指示应记录，底面回波损失大的部位也要记录。铸钢工件中缺陷多为体积形状，声发射率较低。依据底面回波高度对评价工件质量是十分重要的。多数国外标准对此都有具体要求。

直束探头检验是铸钢工件超声波探伤的主要方式。对缩孔、缩松、内冷铁未熔合及冷隔缺陷检出率是很高的，对裂纹缺陷检出率也较高，即便裂纹方向与波传方向一致也会得到较好的检测效果。此缺陷对底波影响较大。裂纹中心部位与无缺陷部位的底波相差约20dB。这表明，检验中扫查正确，此类缺陷不会漏检。

3.2 角束探头检验 斜角检验也应用ARL线为检验记录线，此线是利用一组横孔反射体试块回波绘出的（图一RB3试块）。斜角检验主要检查裂纹缺陷和不利于直束检验的部位，有时，对直束检验有怀疑的部位做附加检验，实际上它是直束检验的补充。

3.3 双晶片收―发（T―R）探头检验 T―R探头用于检验工件近表面缺陷。铸造齿轮和有配合关系的工件表面都需要应用T―R探头检验，使用T―R探头要考虑它的焦点和工件表面光洁度，光洁度要高于Ra6.3。如果表面粗糙，声耦合不稳定对检验结果影响很大。该检验的记录线是用一组平底孔试块回波绘出的（图二CSII试块）。

最后谈一下质量验收。质量验收有关细节在技术文件中予以规定。在该文件中，可能采用某种标准的某一等级或规定具体量值。我们严格遵守标准文件中的规定判定工件是否合格。

参考文献：

[1]ASTM A609碳素钢和低合金钢铸件的超声波探伤标准.

[2]DIN17245耐热铸钢件供货技术条件.

作者简介：张海丽（1982-）女，辽宁沈阳人，专科，助理工程师，主要从事大型铸锻件的无损检测工作。解斌（1983-）男，辽宁沈阳人，本科，助理工程师，主要从事大型铸锻件的无损检测工作。