专利名称：筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法
技术领域：
本发明涉及一种筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法，应用于外径与内径之比大于等于2且小于等于4的筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤，所述筒形锻件的轴向长度大于50mm。
背景技术：
外内径之比小于2比I的空心(或筒形)锻件，国际上采用的探伤方法主要是纯横波斜入射检测手段，但对于外内径之比大于等于2比I的锻件，便没有斜入射的检测方法，致使大量的径向缺陷漏检。众所周知，对筒形、环形及管材纯横波探伤的限制条件是必须保证折射横波的声轴线能够达到内壁面，故有壁厚t与外径D之比为t/D<0.5[l-(CS/CL)]，式中CS和CL分别为被检工件中的横波速度与纵波速度，对于钢质工件近似有t/D ^ O. 3,也可以换成内径d与外径D之比的形式为d/D彡O. 6。按该规范的要求，显然大大限制了在环形和筒形锻件上应用超声波探伤的范围，没有充分发挥探伤检测的潜力与优势，我们采用小角度纵波探头周向检测探测曲面锻件，能更有效地发现径向方向的危害性缺陷。关于外内径之比的限制，在许多标准中也都是从保证折射纯横波声轴线到达内壁面的角度来考虑的，例如日本的JIS G0582《钢管的超声波检测方法》、JIS G0584《钢管电弧焊缝的超声波探伤检验方法》、JIS Z3081《铝管焊缝超声波斜角探伤方法及检验结果的等级分类方法》，美国的ASTM E164-81《焊缝超声接触法检测标准实施方法》、ASTM E213《金属管超声检测的标准实施方法》，我国的JB/T4730. 3-2005《承压设备无损检测超声检测》、GB/T 5777《无缝钢管超声波探伤检验方法》以及GB 4163《不锈钢管超声波探伤方法》等等，都有此要求，尽管它们都是管材类工件，但就周面弦向纯横波检测而言与筒形件都是属于同一类型的情况。常规超声波检测无法探测出外径与内径之比大于等于2 I的空心锻件内孔近表面缺陷，是因为A超技术的声场波无法达到内孔表面，也是全世界为何执行外径与内径之比小于2的空心锻件才可进行超声检测的理由。理论依据常规A超斜探头有机玻璃楔块的声速为2720m/s，第一临界角a = arcsin(2720/5900) = 27. 5度，对应的横波最小折射角β = arcsin (3230/5900) = 33. 2度；特殊A超斜探头有机玻璃楔块的声速可以为2350m/s，第一临界角a = sin(2350/5900) = 23. 5度，但对应的横波最小折射角还是β=arcsin (3230/5900) = 33. 2度。即横波最小折射角β = arcsin (钢横波声速/钢纵波声速)，因此有机玻璃楔块的声速改变无法减小横波最小折射角，也就是说接触法横波斜探头无法检测外径与内径之比大于等于2的空心锻件。因此，需要一种新的超声波探测方法以解决上述问题。
发明内容
发明目的本发明的目的针对现有技术无法探测出探测出外径与内径之比大于等于2的筒形锻件内部缺陷的不足，提供一种超声波探测方法以探测出外径与内径之比大于等于2小于等于4的筒形锻件的内部缺陷。技术方案为实现上述发明目的，本发明可采用如下技术方案一种筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法，使用超声波探伤装置对筒形锻件进行探测，采用以下装置小角度纵波斜探头、小角度纵波对比试块、第一横波对比试块和第二横波对比试块，所述小角度纵波对比试块、第一横波对比试块和第二横波对比试块均为圆筒形，所述小角度纵波对比试块的内径与外径之比为O. 23-0. 45，所述第一横波对比试块的内径与外径之比为O. 56-0. 99，所述第二横波对比试块的内径与外径之比为O. 56-0. 99,所述小角度纵波对比试块、第一横波对比试块和第二横波对比试块内壁表面上均具有至少一个人工伤，所述人工伤为矩形槽或V形槽，所述矩形槽或V形槽沿对比试块的 周向设置并平行于对比试块的轴线，包括以下步骤a、从所述小角度纵波对比试块中选择探伤灵敏度最高的对比试块，将所述小角度纵波探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线的第一点，并进行探伤灵敏度标定;b、从所述第一横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将所述小角度纵波探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第二点；C、从所述第二横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将所述小角度纵波探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第三点；d、穿过上述DAC振幅参考线的三点，建立DAC振幅参考线；e、在筒形锻件上，使用所述小角度纵波探头对所述筒形锻件进行探伤扫查，提高所述探伤灵敏度作为探伤扫查灵敏度，使用所述DAC振幅参考线，记录单个缺陷回波超过DAC振幅参考线或者两个以上缺陷回波超过DAC振幅参考线的50%的指示；f、对缺陷回波达到步骤e记录的缺陷信号的工件判定为不合格。发明原理与现有技术相比，本发明的超声波探伤方法采用小角度纵波斜探头、小角度纵波对比试块、第一横波对比试块、以及第二横波对比试块的组合，拓宽了筒形锻件外内径之比的探伤范围。DAC曲线即“距离-波幅曲线”，由于相同大小缺陷，因不同声程，回波幅度也不相同。我们用横坐标表示声程，纵坐标表示回波幅度，将不同声程所对应的不同波幅的最高点连接成一条光滑曲线。做DAC曲线是在测量探头前沿，K值、零点后做出的，起作用就是以一个基准来判定缺陷，缺陷分区及定量。实际上是有一组曲线即评定线、定量线、判废线。有益效果本发明的超声波探伤方法减少了筒形锻件的探伤缺陷漏检率，有利于筒形锻件内表面质量的保证。拓宽了筒形锻件外内径之比的探伤范围，尤其是在横波检测无法达到内表面，横波的理论也不能满足内壁缺陷检测时，采用这种小角度纵波法有利于缺陷的检测。
图I是入射角6度纵波对比试块的主视图；图2是入射角6度纵波对比试块的A-A向剖面示意图3是入射角10度纵波对比试块的主视图；图4是入射角10度纵波对比试块的A-A向剖面示意图；图5是折射角34度横波对比试块的主视图；图6是折射角34度横波对比试块的A-A向剖面示意图；图7是折射角45度横波对比试块的主视图；图8是折射角45度横波对比试块的A-A向剖面示意图；
图9是本发明具体实施例I的空心筒类锻件的示意图；图10是本发明具体实施例2的空心筒类锻件的示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。本发明的筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法，使用超声波探伤装置对筒形锻件进行探测，筒形锻件外径与内径之比大于等于2且小于等于4，筒形锻件的轴向长度大于50mm，采用以下装置小角度纵波斜探头、小角度纵波对比试块、第一横波对比试块和第二横波对比试块，小角度纵波探头的入射角为6-12度，优选为6度或10度。其中小角度纵波对比试块、第一横波对比试块和第二横波对比试块均为圆筒形，小角度纵波对比试块的内径与外径之比为O. 23-0. 45,第一横波对比试块的内径与外径之比为O. 56-0. 99,第二横波对比试块的内径与外径之比为O. 56-0. 99。优选的，当小角度纵波探头的入射角为6度时，小角度纵波对比试块的内径与外径之比为O. 23±0. 01 ;当小角度纵波探头的入射角为10度时，小角度纵波对比试块的内径与外径之比为O. 38±0. 01，第一横波对比试块的内径与外径之比为O. 56 ± O. 01，第二横波对比试块的内径与外径之比O. 71 ± O. 01。对比试块内壁表面上具有人工伤，人工伤为矩形槽或V形槽，矩形槽和V形槽沿对比试块的周向设置并平行于对比试块的轴线。其中V形槽为60度V形槽。矩形槽和V形槽的切割深度为对比试块壁厚的3%或者6. 4mm中的较小者。矩形槽和V形槽的槽长为25. 4mm±O. 38mm。矩形槽和V形槽的宽度为深度的两倍且最大宽度为3. 2mm。小角度纵波对比试块、第一横波对比试块和第二横波对比试块的轴向长度大于等于50mm。优选的,小角度纵波对比试块、第一横波对比试块和第二横波对比试块的轴向长度均为50mm，对比试块的人工伤均位于对比试块的轴向中部。对比试块的外壁表面上具有与内壁表面的人工伤相对应的人工伤，其中外壁表面的人工伤与内壁表面的人工伤大小形状相同。该超声波探伤方法包括以下步骤a、选择对比试块并制作DAC振幅参考线第一点从小角度纵波探头的对比试块中选择探伤灵敏度最高的对比试块，将小角度纵波探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线的第一点，并进行探伤灵敏度标定；所述的探伤灵敏度标定是以选出的对比试块缺陷的第一次反射波的80%进行标定。DAC曲线即“距离-波幅曲线”，由于相同大小缺陷，因不同声程，回波幅度也不相同。我们用横坐标表示声程，纵坐标表示回波幅度，将不同声程所对应的不同波幅的最高点连接成一条光滑曲线。做DAC曲线是在测量探头前沿，K值、零点后做出的，起作用就是以一个基准来判定缺陷，缺陷分区及定量。实际上是有一组曲线即评定线、定量线、判废线。做DAC曲线是在测量探头前沿，K值、零点后做出的，起作用就是以一个基准来判定缺陷，缺陷分区及定量。实际上是有一组曲线即评定线、定量线、判废线。b、从第一横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将小角度纵波探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第二点；C、从第二横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将小角度纵波探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第三点；d、穿过上述DAC振幅参考线的三点，建立DAC振幅参考线；e、在筒形锻件上，使用小角度纵波探头对所述筒形锻件进行探伤扫查，提高探伤灵敏度做为探伤扫查灵敏度，使用上述的DAC振幅参考线，记录单个缺陷回波超过DAC振幅 参考线或者两个以上缺陷回波超过DAC振幅参考线的50%的指示；探伤扫查灵敏度优选在探伤灵敏度的基础上提高4dB。f判断缺陷是否超标单个缺陷回波超过DAC振幅参考线或者两个以上缺陷回波超过DAC振幅参考线的50%的指示的工件判定为不合格。对比试块制作具体实施例请参阅图I、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，试块划分为入射角6度纵波对比试块，入射角10度纵波对比试块、折射角34度横波对比试块，折射角45度横波对比试块四套，形状均为圆筒形，每种类型缺口为V形及矩形槽。从内径上的矩形或60度“V”形缺口可获得约80%全屏高的指示振幅。缺口应在轴向方向上并平行于锻件的轴线。内径缺口的切割深度应为标称厚度的3%或6. 4mm，取其中较小者，且其长度约为25. 4mm。缺口最大宽度应为深度的两倍且最大宽度为3. 2mm。入射角6度纵波对比试块制作参数表1(R1为外半径，R2为内半径，槽长Iin(25. 4mm))表I入射角6度纵波对比试块制作参数
权利要求
1.一种筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法，使用超声波探伤装置对筒形锻件进行探测，其特征在于，采用以下装置小角度纵波斜探头、小角度纵波对比试块、第一横波对比试块和第二横波对比试块，所述小角度纵波对比试块、第一横波对比试块和第二横波对比试块均为圆筒形，所述小角度纵波对比试块的内径与外径之比为0. 23-0. 45，所述第一横波对比试块的内径与外径之比为0. 56-0. 99，所述第二横波对比试块的内径与外径之比为0. 56-0. 99,所述小角度纵波对比试块、第一横波对比试块和第二横波对比试块内壁表面上均具有至少一个人工伤，所述人工伤为矩形槽或V形槽，所述矩形槽或V形槽沿对比试块的周向设置并平行于对比试块的轴线， 包括以下步骤 a、从所述小角度纵波对比试块中选择探伤灵敏度最高的对比试块，将所述小角度纵波探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线的第一点，并进行探伤灵敏度标定； b、从所述第一横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将所述小角度纵波探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第二点； C、从所述第二横波对比试块中选择与步骤a中对比试块外径相同的对比试块，将所述小角度纵波探头放置在选出的对比试块上制作DAC振幅参考线第三点； d、穿过上述DAC振幅参考线的三点，建立DAC振幅参考线； e、在筒形锻件上，使用所述小角度纵波探头对所述筒形锻件进行探伤扫查，提高所述探伤灵敏度作为探伤扫查灵敏度，使用所述DAC振幅参考线，记录单个缺陷回波超过DAC振幅参考线或者两个以上缺陷回波超过DAC振幅参考线的50%的指示； f、对缺陷回波达到步骤e记录的缺陷信号的工件判定为不合格。
2.如权利要求I所述的筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法，其特征在于步骤a中所述的探伤灵敏度标定是以选出的对比试块缺陷的第一次反射波的80%进行标定。
3.如权利要求I所述的筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法，其特征在于所述小角度纵波探头的入射角为6-12度。
4.如权利要求3所述的筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法，其特征在于所述小角度纵波探头的入射角为6度或10度。
5.如权利要求I所述的筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法，其特征在于，所述小角度纵波对比试块的内径与外径之比为0. 23±0. 01或0. 38±0. 01，所述第一横波对比试块的内径与外径之比为0. 56±0. 01，所述第二横波对比试块的内径与外径之比为0.71±0. 01。
6.如权利要求I所述的筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法，其特征在于，所述矩形槽和V形槽的切割深度为对比试块壁厚的3%或者6. 4mm中的较小者，所述切割深度的公差为±0. 03mm,所述矩形槽和V形槽的槽长为25. 4mm±0. 38mm,所述矩形槽和V形槽的宽度为深度的两倍且最大宽度为3. 2mm。
7.如权利要求I所述的筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法，其特征在于，所述小角度纵波对比试块、第一横波对比试块和第二横波对比试块的轴向长度为50mm，对比试块的人工伤均位于对比试块的轴向中部。
8.如权利要求I所述的筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法，其特征在于，所述小角度纵波对比试块、第一横波对比试块和第二横波对比试块的外壁表面上具有与内壁表面的人工伤相对应的人工伤，其中外壁表面的人工伤与内壁表面的人工伤大小形状相同。
9.如权利要求I所述的筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法，其特征在于步骤f中所述的探伤扫查灵敏度是在所述探伤灵敏度的基础上提高4dB。
全文摘要
本发明公开了一种筒形锻件内部径向缺陷的超声波探伤方法，使用超声波探伤装置对筒形锻件进行探测。本发明的超声波探伤方法采用小角度纵波斜探头、小角度纵波对比试块、第一横波对比试块以及第二横波对比试块的组合，不但拓宽了筒形锻件外内径之比的探伤范围，可以探测外径与内径之比大于等于2且小于等于4的筒形锻件，而且能提高空心锻件内孔近表面缺陷的检出率，能解决实心锻件内成夹角的径向缺陷或与径向角度不垂直缺陷的检出率，为判断空心或实心锻件内部缺陷当量大小提供了依据，尤其是空心锻件内表面裂纹缺陷的检测，大大提高了锻件内表面的无损检测质量。
文档编号G01N29/30GK102636566SQ20121012541
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月1日
发明者张利, 陈昌华 申请人:南京迪威尔高端制造股份有限公司中国