專利名稱：筒形鍛件斜入射超聲波探傷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種筒形鍛件斜入射超聲波探傷方法，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50mmo
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(dá)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(biāo)準(zhǔn)中也都是從保證折射純橫波聲軸線到達(dá)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(yàn)方法》、JIS Z3081《鋁管焊縫超聲波斜角探傷方法及檢驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)實(shí)施方法》、ASTM E213《金屬管超聲檢測的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)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(yàn)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?yàn)锳超技術(shù)的聲場波無法達(dá)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(jìn)行超聲檢測的理由。理論依據(jù)常規(guī)A超斜探頭有機(jī)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(jī)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(jī)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。同時現(xiàn)有的超聲波探傷方法都會有一定程度的漏檢存在。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)無法探測出外徑與內(nèi)徑之比大于等于2的筒形鍛件內(nèi)孔近表面缺陷的不足，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，同時能更好的降低超聲波探傷的漏檢率。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明可采用如下技術(shù)方案一種筒形鍛件斜入射超聲波探傷方法，使用超聲波探傷裝置對筒形鍛件進(jìn)行探測，采用以下裝置入射角6度小角度縱波斜探頭、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度橫波對比試塊和折射角45度橫波對比試塊，所述入射角6度縱波對比試塊、入射角10度縱波對比試塊、折射角34度橫波對比試塊和折射角45度橫波對比試塊均為圓筒形，所述入射角6度縱波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 23±0.01，所述入射角10度縱波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 38±0. 01，所述折射角34度橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 56±0. 01，所述折射角45度橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 71 ±0. 01，所述入射角6度縱波對比試塊、入射角10度縱波對比試塊、折射角34度橫波對比試塊和折射角45度橫波對比試塊的內(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、從所述入射角6度縱波對比試塊中選擇探傷靈敏度最高的對比試塊，將所述入射角6度小角度縱波斜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(diǎn)，并進(jìn)行探傷靈敏度標(biāo)定；b、從所述入射角10度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，將所述入射角6度小角度縱波斜探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第二點(diǎn)；C、從所述折射角34度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，將所述入射角6度小角度縱波斜探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第二點(diǎn);d、從所述折射角45度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，將所述入射角6度小角度縱波探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第四點(diǎn)；e、穿過上述DAC振幅參考線的四點(diǎn)，建立DAC振幅參考線；f、在筒形鍛件上，使用入射角6度小角度縱波探頭對所述筒形鍛件進(jìn)行探傷掃查，提高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；g對缺陷回波達(dá)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入射角6度小角度縱波斜探頭、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度橫波對比試塊以及折射角45度橫波對比試塊的組合，所述對比試塊的組合科學(xué)合理，相互配合可以有效降低超聲波探傷的漏檢率，采用了小角度縱波探傷方法，拓寬了筒形鍛件外內(nèi)徑之比的探傷范圍。有益效果本發(fā)明的筒形鍛件斜入射超聲波探傷方法顯著降低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(dá)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；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(shí)施例I的空心筒類鍛件的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)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。請參閱圖I、圖2所示，本發(fā)明的筒形鍛件斜入射超聲波探傷方法，使用超聲波探傷裝置對筒形鍛件進(jìn)行探測，筒形鍛件的外徑與內(nèi)徑之比大于等于2且小于等于4的軸向長度大于50mm。采用以下裝置入射角6度小角度縱波斜探頭、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度橫波對比試塊和折射角45度橫波對比試塊，上述對比試塊均為圓筒形，入射角6度小角度縱波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 23±0. 01 ；入射角10度小角度縱波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 38±0. 01 ;折射角34度橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 56±0. 01 ;折射角45度橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為O. 71 ±0. 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。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度橫波對比試塊和折射角45度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均相同。內(nèi)外壁表面均具有人工傷，可以以外壁人工傷確定超聲波探傷時探頭的弧長位置，簡單方便。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，公差為±0. 03mm。矩形槽和V形槽的寬度為深度的兩倍且最大寬度為3. 2mm。矩形槽和V形槽的槽長為25. 4mm±0. 38mm。上述對比試塊的軸向長度均大于等于50mm,優(yōu)選為50mm,其人工傷均位于對比試塊的軸向中部。該超聲波探傷方法包括以下步驟a、從入射角6度縱波對比試塊中選擇探傷靈敏度最高的對比試塊，將入射角6度小角度縱波斜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(diǎn)，并進(jìn)行探傷靈敏度標(biāo)定；探傷靈敏度是以選出的對比試塊缺陷的第一次反射波的80%進(jìn)行標(biāo)定。b、從入射角10度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，將入射角6度小角度縱波斜探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第二點(diǎn)；DAC曲線是距離-波幅曲線的德文簡稱！是根據(jù)相同大小缺陷以不同聲程，反映回波波幅大小的曲線。做DAC曲線是在測量探頭前沿，K值、零點(diǎn)后做出的，起作用就是以一個基準(zhǔn)來判定缺陷，缺陷分區(qū)及定量。實(shí)際上是有一組曲線即評定線、定量線、判廢線。C、從折射角34度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，將入射角6度小角度縱波斜探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第三點(diǎn)；d、從折射角45度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，將入射角6度小角度縱波探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第四點(diǎn)；e、穿過上述DAC振幅參考線的四點(diǎn)，建立DAC振幅參考線； f、在筒形鍛件上，使用入射角6度小角度縱波探頭對所述筒形鍛件進(jìn)行探傷掃查，提高探傷靈敏度作為提高探傷掃查靈敏度，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；探傷掃查靈敏度優(yōu)選在探傷靈敏度的基礎(chǔ)上提高4dB ；g、對缺陷回波達(dá)到步驟f記錄的缺陷信號的工件判定為不合格。本發(fā)明的筒形鍛件斜入射超聲波探傷方法采用入射角6度小角度縱波斜探頭、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度橫波對比試塊和折射角45度橫波對比試塊的組合。采用上述角度探頭及對比試塊的組合可以使DAC振幅參考線的取點(diǎn)更加均勻合理。同時通過各個對比試塊之間相互配合，顯著降低超聲波探傷的漏檢率。如上所述，本發(fā)明的筒形鍛件斜入射超聲波探傷方法在不改變超聲波探頭聲波入射變化規(guī)律的情況下，對筒形鍛件進(jìn)行斜入射檢測優(yōu)化設(shè)計(jì)。這種技術(shù)采用了小角度縱波探傷方法，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(dá)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。同時各個對比試塊直接相互配合，顯著減少了筒形鍛件的探傷缺陷漏檢率，有利于筒形鍛件內(nèi)部質(zhì)量的保證。對比試塊制作具體實(shí)施例請參閱圖1、2、3、4、5、6、7、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(biāo)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)
序號試塊型號 Rl半徑mm R2半徑mm 槽長in (mm)---------
I4130-VR-020004__50__Π__1(25.4)
權(quán)利要求
1.一種筒形鍛件斜入射超聲波探傷方法，使用超聲波探傷裝置對筒形鍛件進(jìn)行探測，其特征在于，采用以下裝置入射角6度小角度縱波斜探頭、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度橫波對比試塊和折射角45度橫波對比試塊，所述入射角6度縱波對比試塊、入射角10度縱波對比試塊、折射角34度橫波對比試塊和折射角45度橫波對比試塊均為圓筒形，所述入射角6度縱波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為0. 23±0. 01，所述入射角10度縱波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為0. 38±0. 01，所述折射角34度橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為0. 56±0. 01，所述折射角45度橫波對比試塊的內(nèi)徑與外徑之比為0. 71±0. 01，所述入射角6度縱波對比試塊、入射角10度縱波對比試塊、折射角34度橫波對比試塊和折射角45度橫波對比試塊的內(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、從所述入射角6度縱波對比試塊中選擇探傷靈敏度最高的對比試塊，將所述入射角6度小角度縱波斜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(diǎn)，并進(jìn)行探傷靈敏度標(biāo)定； b、從所述入射角10度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，將所述入射角6度小角度縱波斜探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第二占. C、從所述折射角34度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，將所述入射角6度小角度縱波斜探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第三占. d、從所述折射角45度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，將所述入射角6度小角度縱波探頭放置在選出的對比試塊上制作DAC振幅參考線第四點(diǎn)； e、穿過上述DAC振幅參考線的四點(diǎn)，建立DAC振幅參考線； f、在筒形鍛件上，使用所述入射角6度小角度縱波探頭對所述筒形鍛件進(jìn)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； g、對缺陷回波達(dá)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所述的筒形鍛件斜入射超聲波探傷方法，其特征在于步驟a中所述的探傷靈敏度標(biāo)定是以選出的對比試塊缺陷的第一次反射波的80%進(jìn)行標(biāo)定。
3.如權(quán)利要求I所述的筒形鍛件斜入射超聲波探傷方法，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。
4.如權(quán)利要求I所述的筒形鍛件斜入射超聲波探傷方法，其特征在于，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。
5.如權(quán)利要求I所述的筒形鍛件斜入射超聲波探傷方法，其特征在于，所述入射角6度縱波對比試塊、入射角10度縱波對比試塊、折射角34度橫波對比試塊和折射角45度橫波對比試塊的軸向長度大于等于50mm，所述入射角6度縱波對比試塊、入射角10度縱波對比試塊、折射角34度橫波對比試塊和折射角45度橫波對比試塊的人工傷均位于對比試塊的軸向中部。
6.如權(quán)利要求I所述的筒形鍛件斜入射超聲波探傷方法，其特征在于，所述入射角6度縱波對比試塊、入射角10度縱波對比試塊、折射角34度橫波對比試塊和折射角45度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均相同。
7.如權(quán)利要求I所述的筒形鍛件斜入射超聲波探傷方法，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斜入射超聲波探傷方法，使用超聲波探傷裝置對筒形鍛件的內(nèi)部不同方向缺陷進(jìn)行探測。本發(fā)明的超聲波探傷方法采用入射角6度小角度縱波斜探頭、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度橫波對比試塊的組合，采用了小角度縱波探傷方法，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，同時由于對比試塊的內(nèi)徑與外徑比例科學(xué)合理，使筒形鍛件的探傷缺陷漏檢率降到最低，更有利于筒形鍛件內(nèi)部質(zhì)量的保證。
文檔編號G01N29/04GK102636567SQ20121012543
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