鍛模黑皮超聲波探傷的一些體會 |
夏紀(jì)真 |
國營3007廠 |
| 發(fā)表在“三機部西南地區(qū)金相、探傷首屆技術(shù)經(jīng)驗交流會”（1977.6 成都），是本人自1974.1起從事無損檢測技術(shù)工作后的處女作。 |
| 我廠是鍛造廠，鍛模基本上由本廠自制。鍛模鋼的來源有二：一部分為外購，一部分為本廠自煉。以前由于多次發(fā)現(xiàn)鍛模的破損與材質(zhì)缺陷有關(guān)，因而在1975年起圍繞提高鍛模壽命的問題而開始對鍛模的超聲波探傷。 |
由于鍛模尺寸一般都較大，生產(chǎn)量較多，如將鍛模表面加工到
|
| 根據(jù)我廠的實際情況，模塊毛坯是在探傷合格后即進(jìn)行機械加工，若用水玻璃、工業(yè)凡士林為耦合劑時，探傷后的清除較麻煩，對下部工序的進(jìn)行有妨礙，而采用水浸法則由于搬動不便，使探傷時的勞動強度很大，因此，我們決定采用機油作為耦合劑，探頭直接接觸模塊毛坯表面進(jìn)行縱波脈沖反射接觸法探傷。 |
| 兩年來的實踐證明，上述操作方法的效果是令人滿意的。經(jīng)超聲波探傷合格后的鍛模毛坯，在以后的加工與使用中基本上未發(fā)現(xiàn)因材質(zhì)缺陷造成的損壞。我們的體會有以下幾點： |
| 1.耦合劑 是直接影響探傷效果的主要因素之一。鍛模毛坯是經(jīng)鍛造成形的毛坯鍛件，經(jīng)過鍛后退火處理，表面較粗糙。我們采用較粘稠的機油（30~40#）作耦合劑，潤滑性好，也能減少探頭的磨損，同時由于流動性較差，容易彌補探頭面與毛坯面間的空隙，便利聲波的透射。如果機油太稀（例如10#機油），流動性很好，使得探頭面與粗糙的毛坯面之間出現(xiàn)空隙，將影響聲波的透射，同時還會影響探頭在毛坯表面的平穩(wěn)移動（容易產(chǎn)生跳動），容易造成雜波較多、底波不穩(wěn)定等，妨礙探傷判斷。但是機油也不能太稠（例如蒸汽機車潤滑油），否則探傷完畢后為了不妨礙后續(xù)的機械加工，還需要進(jìn)行除油，增加了不必要的工序。另外，所用的機油必須保持干凈，應(yīng)防止沙粒、鐵銹等混入。 |
| 2.工作頻率和重復(fù)頻率的選擇 通過試驗，我們認(rèn)為粗晶是超聲波探傷較難發(fā)現(xiàn)的缺陷，因此立足于發(fā)現(xiàn)粗晶而采用2.5MHz，重復(fù)頻率50Hz，我們認(rèn)為若采用的頻率高（如5MHz）時，容易令不至判廢的、稍微粗大的組織也有反映，容易誤判，而采用的頻率低（如1.25MHz）時，則難以發(fā)現(xiàn)過熱粗晶，造成漏檢。同時，如果能夠發(fā)現(xiàn)過熱粗晶，則相當(dāng)于粗晶大小的缺陷也同樣能夠發(fā)現(xiàn)。因此，我們經(jīng)過試驗后認(rèn)為采用穿透性較好的2.5MHz工作頻率和50Hz重復(fù)頻率（手工掃描檢測）較為合適，在給定的起始靈敏度條件下發(fā)現(xiàn)的粗晶已經(jīng)達(dá)到不允許的程度了（見附件圖4和圖5）。 |
| 3.試塊 鍛模毛坯是在鍛造成形并經(jīng)鍛后退火處理、機械加工之前進(jìn)行超聲波探傷，試塊也采用與鍛模毛坯同牌號、同冶金狀態(tài)的毛面試塊，厚度為78mm（因條件限制而不能采用所有所探毛坯同規(guī)格尺寸的試塊），在試塊中心和近試塊底部各鉆一個Φ1x8mm橫孔，這是參考北京鋼廠以超聲波檢驗低倍缺陷的經(jīng)驗（見冶金部情報標(biāo)準(zhǔn)研究所編的《冶金產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化動態(tài)》1972年第8期），并根據(jù)一般的鍛模要求而自行確立的。 |
| 4.起始靈敏度的選擇 在上述試塊上，用汕頭產(chǎn)CTS-6型電子管式超聲波探傷儀，2.5MHz，Φ14mm直探頭，使試塊上兩個人工孔回波都能達(dá)到飽和，其飽和程度以在探傷范圍內(nèi)不出現(xiàn)雜波為條件，盡量使靈敏度提高。在這樣的試塊上調(diào)整的起始靈敏度條件下，已發(fā)現(xiàn)了殘余縮孔、氣泡、白點、過熱粗晶、較大的中心疏松、內(nèi)裂、折疊、皮下氣泡等缺陷（見附件）。 |
| 5.對探傷表面的要求 因為鍛模毛坯的表面加工量有單面5mm左右，正好抵消超聲波探傷時的盲區(qū)，故對探傷時的近表面雜波可不予考慮，只注意觀察在加工量以下范圍內(nèi)有無缺陷波出現(xiàn)。鍛模毛坯為自由鍛造生產(chǎn)，因此在毛坯鍛造時要求鍛造車間注意盡量保證毛坯相對面的平行度（以保證底波正常出現(xiàn)），以及不要鍛出較大的凹凸面（避免探頭移動時產(chǎn)生跳動）。我廠生產(chǎn)的模塊一般在探傷前指將毛坯表面上較大的和松動的氧化皮或較大的凸臺清理打磨后即可進(jìn)行探傷。 |
| 6.探傷方法 |
| （1）將毛坯表面較大、松動的氧化皮、較大的凸臺進(jìn)行清理打磨，擦掉表面沾有的污物、砂土、雜物等，澆上機油，即可按已調(diào)整好的起始靈敏度進(jìn)行探傷。 |
| （2）因為毛坯是方坯，采用上、縱、橫三個方向進(jìn)行粗查，發(fā)現(xiàn)有疑問的再進(jìn)行六個面復(fù)查確證。 |
| （3）探頭移動的速度不要太快，以底波能保持穩(wěn)定為度。 |
| 7.判廢標(biāo)準(zhǔn) 我們以上述起始靈敏度為條件，當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷高于30mm以上時，在進(jìn)行綜合的分析來考慮合廢。例如：根據(jù)波形分析判斷缺陷的性質(zhì)-如為不允許的冶金缺陷則判廢，如白點、殘余縮孔、過熱粗晶、氣泡等；根據(jù)缺陷所處的位置（如在鍛模型腔加工部分，則機械加工時可以去除，或者處于鍛模受力較小，不易影響鍛模使用壽命的位置，則可判合格；但若處在鍛模受力較大的位置時，則考慮判廢）；根據(jù)缺陷的大小（如缺陷面積、缺陷數(shù)量、缺陷分布范圍等）。總之，是綜合各方面的因素進(jìn)行綜合考慮。 |
| 8.存在問題 |
| （1）探頭磨損較大，準(zhǔn)備進(jìn)一步從改善探頭保護膜入手進(jìn)行試驗（目前常用的是鋼保護膜）。 |
| （2）容易造成漏檢的因素：探頭對工件的接觸壓力及移動速度不均勻，聲束掃描不均勻，即聲束掃描有漏檢的地方；起始靈敏度偏低（電源電壓波動、起始調(diào)整時未調(diào)整好等）；用作耦合劑的機油太稀等等。 |
| （3）對應(yīng)率的問題：我廠自煉的鍛模鋼經(jīng)鋼錠開坯鍛成模塊毛坯后是100%進(jìn)行黑皮超聲波探傷。兩年來共檢查了30多噸鍛模，缺陷對應(yīng)率（確證有判廢缺陷/探傷發(fā)現(xiàn)有缺陷）大致在80%左右，就是說，漏檢的可能性較小，問題是按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)探傷發(fā)現(xiàn)的缺陷不完全都是判廢缺陷，因此，對鍛模鋼來說，超聲波探傷的驗收標(biāo)準(zhǔn)以多大為合適，還需進(jìn)一步探討。 |
| 9.幾點看法： |
| （1）從鍛造廠的角度來考慮，提高鍛模壽命是降低成本、提高生產(chǎn)效率的重要途徑之一，我們認(rèn)為應(yīng)當(dāng)充分重視鍛模材料缺陷的無損檢查。從前段工作中，我們也發(fā)現(xiàn)從日本、西德進(jìn)口的鍛模鋼存在較大的內(nèi)部缺陷（按我們的探傷標(biāo)準(zhǔn)），但因進(jìn)口的鍛模均為大型的（2噸以上），我們還不具備必需的解剖試驗手段，未能進(jìn)一步驗證缺陷的性質(zhì)，今后準(zhǔn)備通過模具使用過程暴露的故障進(jìn)一步加以積累，但可以說，由于鍛模尺寸特大，從冶煉、鍛造、熱處理工藝角度考慮，更容易出現(xiàn)冶金缺陷，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。為了發(fā)現(xiàn)并進(jìn)一步防止由于冶金缺陷的解剖檢查和帶故障使用所造成的浪費，采用超聲波探傷這一無損檢驗方法是十分必要的。 |
| （2）超聲波探傷還是屬于一門較新的技術(shù)，如何進(jìn)一步發(fā)揮它在無損檢驗領(lǐng)域中的作用，還有許多工作要做。我們感到超聲波探傷的標(biāo)準(zhǔn)是一個很重要的問題，也是一個很有意義的課題，如能聯(lián)系到缺陷的性質(zhì)、大小、位置，對不同材料、不同用途的工件的影響，采用什么樣的探傷標(biāo)準(zhǔn)，能研究出一個合理的數(shù)據(jù)來，對超聲波探傷工作的進(jìn)一步開展是大為有益的。 |
| 附件：鍛模黑皮超聲波探傷發(fā)現(xiàn)的幾種典型缺陷的分析 |
| 設(shè)備：汕頭產(chǎn)CTS-6型電子管式超聲波探傷儀 |
| 探頭：2.5MHzΦ14mm鋼保護膜直探頭 |
| 工作條件：單探頭；重復(fù)頻率50Hz；工作頻率2.5MHz |
| 試塊：5CrNiMo黑皮試塊（鍛后退火處理），厚度78mm，Φ1x8mm人工橫孔兩個（一個在試塊中心，一個近試塊底部） |
| 起始靈敏度：使兩個人工傷波均達(dá)到無雜波出現(xiàn)的最大飽和 |
| 本機為增益1.2，抑制7；衰減0 |
| 耦合劑：30~40#混合機油 |
| |