鍛模黑皮超聲波探傷的一些體會(huì) |
夏紀(jì)真 |
國(guó)營(yíng)3007廠 |
| 發(fā)表在“三機(jī)部西南地區(qū)金相、探傷首屆技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)”（1977.6 成都），是本人自1974.1起從事無(wú)損檢測(cè)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(lái)源有二：一部分為外購(gòu)，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(wèn)題而開(kāi)始對(duì)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
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| 根據(jù)我廠的實(shí)際情況，模塊毛坯是在探傷合格后即進(jìn)行機(jī)械加工，若用水玻璃、工業(yè)凡士林為耦合劑時(shí)，探傷后的清除較麻煩，對(duì)下部工序的進(jìn)行有妨礙，而采用水浸法則由于搬動(dòng)不便，使探傷時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度很大，因此，我們決定采用機(jī)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(lái)的實(shí)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(huì)有以下幾點(diǎn)： |
| 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(guò)鍛后退火處理，表面較粗糙。我們采用較粘稠的機(jī)油（30~40#）作耦合劑，潤(rùn)滑性好，也能減少探頭的磨損，同時(shí)由于流動(dòng)性較差，容易彌補(bǔ)探頭面與毛坯面間的空隙，便利聲波的透射。如果機(jī)油太稀（例如10#機(jī)油），流動(dòng)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(shí)還會(huì)影響探頭在毛坯表面的平穩(wěn)移動(dòng)（容易產(chǎn)生跳動(dòng)），容易造成雜波較多、底波不穩(wěn)定等，妨礙探傷判斷。但是機(jī)油也不能太稠（例如蒸汽機(jī)車(chē)潤(rùn)滑油），否則探傷完畢后為了不妨礙后續(xù)的機(jī)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(jī)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(guò)試驗(yàn)，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(shí)，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(shí)，則難以發(fā)現(xiàn)過(guò)熱粗晶，造成漏檢。同時(shí)，如果能夠發(fā)現(xiàn)過(guò)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(guò)試驗(yàn)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(cè)）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(jiàn)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(jī)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(hào)、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(gè)Φ1x8mm橫孔，這是參考北京鋼廠以超聲波檢驗(yàn)低倍缺陷的經(jīng)驗(yàn)（見(jiàn)冶金部情報(bào)標(biāo)準(zhǔn)研究所編的《冶金產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)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(gè)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(diǎn)、過(guò)熱粗晶、較大的中心疏松、內(nèi)裂、折疊、皮下氣泡等缺陷（見(jiàn)附件）。 |
| 5.對(duì)探傷表面的要求 因?yàn)殄懩Ｃ鞯谋砻婕庸ち坑袉蚊?mm左右，正好抵消超聲波探傷時(shí)的盲區(qū)，故對(duì)探傷時(shí)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(wú)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(shí)要求鍛造車(chē)間注意盡量保證毛坯相對(duì)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(dòng)時(shí)產(chǎn)生跳動(dòng)）。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(dòng)的氧化皮或較大的凸臺(tái)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(dòng)的氧化皮、較大的凸臺(tái)進(jìn)行清理打磨，擦掉表面沾有的污物、砂土、雜物等，澆上機(jī)油，即可按已調(diào)整好的起始靈敏度進(jìn)行探傷。 |
| （2）因?yàn)槊魇欠脚鳎捎蒙稀⒖v、橫三個(gè)方向進(jìn)行粗查，發(fā)現(xiàn)有疑問(wèn)的再進(jìn)行六個(gè)面復(fù)查確證。 |
| （3）探頭移動(dòng)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(shí)，在進(jìn)行綜合的分析來(lái)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(diǎn)、殘余縮孔、過(guò)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(jī)械加工時(shí)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(shí)，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(wèn)題 |
| （1）探頭磨損較大，準(zhǔn)備進(jìn)一步從改善探頭保護(hù)膜入手進(jìn)行試驗(yàn)（目前常用的是鋼保護(hù)膜）。 |
| （2）容易造成漏檢的因素：探頭對(duì)工件的接觸壓力及移動(dòng)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(dòng)、起始調(diào)整時(shí)未調(diào)整好等）；用作耦合劑的機(jī)油太稀等等。 |
| （3）對(duì)應(yīng)率的問(wèn)題：我廠自煉的鍛模鋼經(jīng)鋼錠開(kāi)坯鍛成模塊毛坯后是100%進(jìn)行黑皮超聲波探傷。兩年來(lái)共檢查了30多噸鍛模，缺陷對(duì)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(shuō)，漏檢的可能性較小，問(wèn)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(duì)鍛模鋼來(lái)說(shuō)，超聲波探傷的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)以多大為合適，還需進(jìn)一步探討。 |
| 9.幾點(diǎn)看法： |
| （1）從鍛造廠的角度來(lái)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(wú)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(yàn)手段，未能進(jìn)一步驗(yàn)證缺陷的性質(zhì)，今后準(zhǔn)備通過(guò)模具使用過(guò)程暴露的故障進(jìn)一步加以積累，但可以說(shuō)，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(fèi)，采用超聲波探傷這一無(wú)損檢驗(yàn)方法是十分必要的。 |
| （2）超聲波探傷還是屬于一門(mén)較新的技術(shù)，如何進(jìn)一步發(fā)揮它在無(wú)損檢驗(yàn)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(gè)很重要的問(wèn)題，也是一個(gè)很有意義的課題，如能聯(lián)系到缺陷的性質(zhì)、大小、位置，對(duì)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(gè)合理的數(shù)據(jù)來(lái)，對(duì)超聲波探傷工作的進(jìn)一步開(kāi)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(hù)膜直探頭 |
| 工作條件：?jiǎn)翁筋^；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(gè)（一個(gè)在試塊中心，一個(gè)近試塊底部） |
| 起始靈敏度：使兩個(gè)人工傷波均達(dá)到無(wú)雜波出現(xiàn)的最大飽和 |
| 本機(jī)為增益1.2，抑制7；衰減0 |
| 耦合劑：30~40#混合機(jī)油 |
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