專利名稱：筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷方法，應(yīng)用于外徑與內(nèi)徑之比大于等于2且小于等于4的筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷，所述筒形鍛件的軸向長度大于50mm。
背景技術(shù)：
外內(nèi)徑之比小于2比I的空心(或筒形)鍛件，國際上采用的探傷方法主要是純橫波斜入射檢測手段，但對于外內(nèi)徑之比大于等于2比I的鍛件，便沒有斜入射的檢測方法，致使大量的徑向缺陷漏檢。眾所周知，對筒形、環(huán)形及管材純橫波探傷的限制條件是必須保證折射橫波的聲軸線能夠達到內(nèi)壁面，故有壁厚t與外徑D之比為t/D<0.5[l-(CS/CL)]，式中CS和CL分別為被檢工件中的橫波速度與縱波速度，對于鋼質(zhì)工件近似有t/D ^ O. 3,也可以換成內(nèi)徑d與外徑D之比的形式為d/D彡O. 6。按該規(guī)范的要求，顯然大大限制了在環(huán)形和筒形鍛件上應(yīng)用超聲波探傷的范圍，沒有充分發(fā)揮探傷檢測的潛力與優(yōu)勢，我們采用小角度縱波探頭周向檢測探測曲面鍛件，能更有效地發(fā)現(xiàn)徑向方向的危害性缺陷。關(guān)于外內(nèi)徑之比的限制，在許多標準中也都是從保證折射純橫波聲軸線到達內(nèi)壁面的角度來考慮的，例如日本的JIS G0582《鋼管的超聲波檢測方法》、JIS G0584《鋼管電弧焊縫的超聲波探傷檢驗方法》、JIS Z3081《鋁管焊縫超聲波斜角探傷方法及檢驗結(jié)果的等級分類方法》，美國的ASTM E164-81《焊縫超聲接觸法檢測標準實施方法》、ASTM E213《金屬管超聲檢測的標準實施方法》，我國的JB/T4730. 3-2005《承壓設(shè)備無損檢測超聲檢測》、GB/T 5777《無縫鋼管超聲波探傷檢驗方法》以及GB 4163《不銹鋼管超聲波探傷方法》等等，都有此要求，盡管它們都是管材類工件，但就周面弦向純橫波檢測而言與筒形件都是屬于同一類型的情況。常規(guī)超聲波檢測無法探測出外徑與內(nèi)徑之比大于等于2 I的空心鍛件內(nèi)孔近表面缺陷，是因為A超技術(shù)的聲場波無法達到內(nèi)孔表面，也是全世界為何執(zhí)行外徑與內(nèi)徑之比小于2的空心鍛件才可進行超聲檢測的理由。理論依據(jù)常規(guī)A超斜探頭有機玻璃楔塊的聲速為2720m/s，第一臨界角a = arcsin(2720/5900) = 27. 5度，對應(yīng)的橫波最小折射角β = arcsin (3230/5900) = 33. 2度；特殊A超斜探頭有機玻璃楔塊的聲速可以為2350m/s，第一臨界角a = sin(2350/5900) = 23. 5度，但對應(yīng)的橫波最小折射角還是β=arcsin (3230/5900) = 33. 2度。即橫波最小折射角β = arcsin (鋼橫波聲速/鋼縱波聲速)，因此有機玻璃楔塊的聲速改變無法減小橫波最小折射角，也就是說接觸法橫波斜探頭無法檢測外徑與內(nèi)徑之比大于等于2的空心鍛件。因此，需要一種新的超聲波探測方法以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的針對現(xiàn)有技術(shù)無法探測出探測出外徑與內(nèi)徑之比大于等于2的筒形鍛件內(nèi)部缺陷的不足，提供一種超聲波探測方法以探測出外徑與內(nèi)徑之比大于等于2小于等于4的筒形鍛件的內(nèi)部缺陷。技術(shù)方案為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明可采用如下技術(shù)方案一種筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷方法，使用超聲波探傷裝置對筒形鍛件進行探測，采用以下裝置小角度縱波斜探頭、小角度縱波對比試塊、第一橫波對比試塊和第二橫波對比試塊，所述小角度縱波對比試塊、第一橫波對比試塊和第二橫波對比試塊均為圓筒形，所述小角度縱波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 23-0. 45，所述第一橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 56-0. 99，所述第二橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 56-0. 99,所述小角度縱波對比試塊、第一橫波對比試塊和第二橫波對比試塊內(nèi)壁表面上均具有至少一個人工傷，所述人工傷為矩形槽或V形槽，所述矩形槽或V形槽沿對比試塊的 周向設(shè)置并平行于對比試塊的軸線，包括以下步驟a、從所述小角度縱波對比試塊中選擇探傷靈敏度最高的對比試塊，將所述小角度縱波探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線的第一點，并進行探傷靈敏度標定;b、從所述第一橫波對比試塊中選擇與步驟a中對比試塊外徑相同的對比試塊，將所述小角度縱波探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第二點；C、從所述第二橫波對比試塊中選擇與步驟a中對比試塊外徑相同的對比試塊，將所述小角度縱波探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第三點；d、穿過上述DAC振幅參考線的三點，建立DAC振幅參考線；e、在筒形鍛件上，使用所述小角度縱波探頭對所述筒形鍛件進行探傷掃查，提高所述探傷靈敏度作為探傷掃查靈敏度，使用所述DAC振幅參考線，記錄單個缺陷回波超過DAC振幅參考線或者兩個以上缺陷回波超過DAC振幅參考線的50%的指示；f、對缺陷回波達到步驟e記錄的缺陷信號的工件判定為不合格。發(fā)明原理與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的超聲波探傷方法采用小角度縱波斜探頭、小角度縱波對比試塊、第一橫波對比試塊、以及第二橫波對比試塊的組合，拓寬了筒形鍛件外內(nèi)徑之比的探傷范圍。DAC曲線即“距離-波幅曲線”，由于相同大小缺陷，因不同聲程，回波幅度也不相同。我們用橫坐標表示聲程，縱坐標表示回波幅度，將不同聲程所對應(yīng)的不同波幅的最高點連接成一條光滑曲線。做DAC曲線是在測量探頭前沿，K值、零點后做出的，起作用就是以一個基準來判定缺陷，缺陷分區(qū)及定量。實際上是有一組曲線即評定線、定量線、判廢線。有益效果本發(fā)明的超聲波探傷方法減少了筒形鍛件的探傷缺陷漏檢率，有利于筒形鍛件內(nèi)表面質(zhì)量的保證。拓寬了筒形鍛件外內(nèi)徑之比的探傷范圍，尤其是在橫波檢測無法達到內(nèi)表面，橫波的理論也不能滿足內(nèi)壁缺陷檢測時，采用這種小角度縱波法有利于缺陷的檢測。


圖I是入射角6度縱波對比試塊的主視圖；圖2是入射角6度縱波對比試塊的A-A向剖面示意圖3是入射角10度縱波對比試塊的主視圖；圖4是入射角10度縱波對比試塊的A-A向剖面示意圖；圖5是折射角34度橫波對比試塊的主視圖；圖6是折射角34度橫波對比試塊的A-A向剖面示意圖；圖7是折射角45度橫波對比試塊的主視圖；圖8是折射角45度橫波對比試塊的A-A向剖面示意圖；
圖9是本發(fā)明具體實施例I的空心筒類鍛件的示意圖；圖10是本發(fā)明具體實施例2的空心筒類鍛件的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。本發(fā)明的筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷方法，使用超聲波探傷裝置對筒形鍛件進行探測，筒形鍛件外徑與內(nèi)徑之比大于等于2且小于等于4，筒形鍛件的軸向長度大于50mm，采用以下裝置小角度縱波斜探頭、小角度縱波對比試塊、第一橫波對比試塊和第二橫波對比試塊，小角度縱波探頭的入射角為6-12度，優(yōu)選為6度或10度。其中小角度縱波對比試塊、第一橫波對比試塊和第二橫波對比試塊均為圓筒形，小角度縱波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 23-0. 45,第一橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 56-0. 99,第二橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 56-0. 99。優(yōu)選的，當小角度縱波探頭的入射角為6度時，小角度縱波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 23±0. 01 ;當小角度縱波探頭的入射角為10度時，小角度縱波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 38±0. 01，第一橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 56 ± O. 01，第二橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比O. 71 ± O. 01。對比試塊內(nèi)壁表面上具有人工傷，人工傷為矩形槽或V形槽，矩形槽和V形槽沿對比試塊的周向設(shè)置并平行于對比試塊的軸線。其中V形槽為60度V形槽。矩形槽和V形槽的切割深度為對比試塊壁厚的3%或者6. 4mm中的較小者。矩形槽和V形槽的槽長為25. 4mm±O. 38mm。矩形槽和V形槽的寬度為深度的兩倍且最大寬度為3. 2mm。小角度縱波對比試塊、第一橫波對比試塊和第二橫波對比試塊的軸向長度大于等于50mm。優(yōu)選的,小角度縱波對比試塊、第一橫波對比試塊和第二橫波對比試塊的軸向長度均為50mm，對比試塊的人工傷均位于對比試塊的軸向中部。對比試塊的外壁表面上具有與內(nèi)壁表面的人工傷相對應(yīng)的人工傷，其中外壁表面的人工傷與內(nèi)壁表面的人工傷大小形狀相同。該超聲波探傷方法包括以下步驟a、選擇對比試塊并制作DAC振幅參考線第一點從小角度縱波探頭的對比試塊中選擇探傷靈敏度最高的對比試塊，將小角度縱波探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線的第一點，并進行探傷靈敏度標定；所述的探傷靈敏度標定是以選出的對比試塊缺陷的第一次反射波的80%進行標定。DAC曲線即“距離-波幅曲線”，由于相同大小缺陷，因不同聲程，回波幅度也不相同。我們用橫坐標表示聲程，縱坐標表示回波幅度，將不同聲程所對應(yīng)的不同波幅的最高點連接成一條光滑曲線。做DAC曲線是在測量探頭前沿，K值、零點后做出的，起作用就是以一個基準來判定缺陷，缺陷分區(qū)及定量。實際上是有一組曲線即評定線、定量線、判廢線。做DAC曲線是在測量探頭前沿，K值、零點后做出的，起作用就是以一個基準來判定缺陷，缺陷分區(qū)及定量。實際上是有一組曲線即評定線、定量線、判廢線。b、從第一橫波對比試塊中選擇與步驟a中對比試塊外徑相同的對比試塊，將小角度縱波探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第二點；C、從第二橫波對比試塊中選擇與步驟a中對比試塊外徑相同的對比試塊，將小角度縱波探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第三點；d、穿過上述DAC振幅參考線的三點，建立DAC振幅參考線；e、在筒形鍛件上，使用小角度縱波探頭對所述筒形鍛件進行探傷掃查，提高探傷靈敏度做為探傷掃查靈敏度，使用上述的DAC振幅參考線，記錄單個缺陷回波超過DAC振幅 參考線或者兩個以上缺陷回波超過DAC振幅參考線的50%的指示；探傷掃查靈敏度優(yōu)選在探傷靈敏度的基礎(chǔ)上提高4dB。f判斷缺陷是否超標單個缺陷回波超過DAC振幅參考線或者兩個以上缺陷回波超過DAC振幅參考線的50%的指示的工件判定為不合格。對比試塊制作具體實施例請參閱圖I、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8所示，試塊劃分為入射角6度縱波對比試塊，入射角10度縱波對比試塊、折射角34度橫波對比試塊，折射角45度橫波對比試塊四套，形狀均為圓筒形，每種類型缺口為V形及矩形槽。從內(nèi)徑上的矩形或60度“V”形缺口可獲得約80%全屏高的指示振幅。缺口應(yīng)在軸向方向上并平行于鍛件的軸線。內(nèi)徑缺口的切割深度應(yīng)為標稱厚度的3%或6. 4mm，取其中較小者，且其長度約為25. 4mm。缺口最大寬度應(yīng)為深度的兩倍且最大寬度為3. 2mm。入射角6度縱波對比試塊制作參數(shù)表1(R1為外半徑，R2為內(nèi)半徑，槽長Iin(25. 4mm))表I入射角6度縱波對比試塊制作參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷方法，使用超聲波探傷裝置對筒形鍛件進行探測，其特征在于，采用以下裝置小角度縱波斜探頭、小角度縱波對比試塊、第一橫波對比試塊和第二橫波對比試塊，所述小角度縱波對比試塊、第一橫波對比試塊和第二橫波對比試塊均為圓筒形，所述小角度縱波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為0. 23-0. 45，所述第一橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為0. 56-0. 99，所述第二橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為0. 56-0. 99,所述小角度縱波對比試塊、第一橫波對比試塊和第二橫波對比試塊內(nèi)壁表面上均具有至少一個人工傷，所述人工傷為矩形槽或V形槽，所述矩形槽或V形槽沿對比試塊的周向設(shè)置并平行于對比試塊的軸線， 包括以下步驟 a、從所述小角度縱波對比試塊中選擇探傷靈敏度最高的對比試塊，將所述小角度縱波探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線的第一點，并進行探傷靈敏度標定； b、從所述第一橫波對比試塊中選擇與步驟a中對比試塊外徑相同的對比試塊，將所述小角度縱波探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第二點； C、從所述第二橫波對比試塊中選擇與步驟a中對比試塊外徑相同的對比試塊，將所述小角度縱波探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第三點； d、穿過上述DAC振幅參考線的三點，建立DAC振幅參考線； e、在筒形鍛件上，使用所述小角度縱波探頭對所述筒形鍛件進行探傷掃查，提高所述探傷靈敏度作為探傷掃查靈敏度，使用所述DAC振幅參考線，記錄單個缺陷回波超過DAC振幅參考線或者兩個以上缺陷回波超過DAC振幅參考線的50%的指示； f、對缺陷回波達到步驟e記錄的缺陷信號的工件判定為不合格。
2.如權(quán)利要求I所述的筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷方法，其特征在于步驟a中所述的探傷靈敏度標定是以選出的對比試塊缺陷的第一次反射波的80%進行標定。
3.如權(quán)利要求I所述的筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷方法，其特征在于所述小角度縱波探頭的入射角為6-12度。
4.如權(quán)利要求3所述的筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷方法，其特征在于所述小角度縱波探頭的入射角為6度或10度。
5.如權(quán)利要求I所述的筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷方法，其特征在于，所述小角度縱波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為0. 23±0. 01或0. 38±0. 01，所述第一橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為0. 56±0. 01，所述第二橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為0.71±0. 01。
6.如權(quán)利要求I所述的筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷方法，其特征在于，所述矩形槽和V形槽的切割深度為對比試塊壁厚的3%或者6. 4mm中的較小者，所述切割深度的公差為±0. 03mm,所述矩形槽和V形槽的槽長為25. 4mm±0. 38mm,所述矩形槽和V形槽的寬度為深度的兩倍且最大寬度為3. 2mm。
7.如權(quán)利要求I所述的筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷方法，其特征在于，所述小角度縱波對比試塊、第一橫波對比試塊和第二橫波對比試塊的軸向長度為50mm，對比試塊的人工傷均位于對比試塊的軸向中部。
8.如權(quán)利要求I所述的筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷方法，其特征在于，所述小角度縱波對比試塊、第一橫波對比試塊和第二橫波對比試塊的外壁表面上具有與內(nèi)壁表面的人工傷相對應(yīng)的人工傷，其中外壁表面的人工傷與內(nèi)壁表面的人工傷大小形狀相同。
9.如權(quán)利要求I所述的筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷方法，其特征在于步驟f中所述的探傷掃查靈敏度是在所述探傷靈敏度的基礎(chǔ)上提高4dB。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種筒形鍛件內(nèi)部徑向缺陷的超聲波探傷方法，使用超聲波探傷裝置對筒形鍛件進行探測。本發(fā)明的超聲波探傷方法采用小角度縱波斜探頭、小角度縱波對比試塊、第一橫波對比試塊以及第二橫波對比試塊的組合，不但拓寬了筒形鍛件外內(nèi)徑之比的探傷范圍，可以探測外徑與內(nèi)徑之比大于等于2且小于等于4的筒形鍛件，而且能提高空心鍛件內(nèi)孔近表面缺陷的檢出率，能解決實心鍛件內(nèi)成夾角的徑向缺陷或與徑向角度不垂直缺陷的檢出率，為判斷空心或?qū)嵭腻懠?nèi)部缺陷當量大小提供了依據(jù)，尤其是空心鍛件內(nèi)表面裂紋缺陷的檢測，大大提高了鍛件內(nèi)表面的無損檢測質(zhì)量。
文檔編號G01N29/30GK102636566SQ20121012541
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者張利, 陳昌華 申請人:南京迪威爾高端制造股份有限公司中國