NDT专栏 | 超声波在锻件检测中的应用特点及相关标准解析

锻件是指通过对金属坯料进行锻造变形而得到的工件或毛坯。锻压过程包括加热，形变和冷却。锻后一般还会进行正火，退火或者调质处理。

按照形状：轴类，圆盘类，圆筒类较常见。
材料特性：晶粒较细，透声性较好。
检测时机：热处理后，开孔，开槽之前。
选择探头：直探头为主，分为单晶和双晶直探头。根据工艺和锻件几何形状选择斜探头，一般选用尽可能高的探头频率，以利于提高检测灵敏度和分辨力。

图一 轴类锻件	图二 圆盘类锻件	图三 圆筒类锻件

检测方向：如果条件允许，尽量选择互相垂直的两个面进行检测。
灵敏度设置：DGS（GE或奥林巴斯）或平底孔DAC，或底波计算法（X≥3N）。
                 DAC需要不同灵敏度各做一套试块，DGS可以直接在工件本体进行灵敏度设置。
                 底波计算法只适用于远场检测。
潜在风险：材料衰减小，透声性好，容易出现幻象波，鬼波（ghost wave）。
解决方法：降低脉冲重复频率（PRF），更换不同频率的探头。

图四 PRF较高 出现幻象波	图五 PRF降低，幻象波位置改变	图六 PRF继续降低，幻象波消失

锻件常见缺陷的来源：

1. 铸造过程中的缺陷，缩孔，疏松，夹杂物；
2. 锻造过程中缺陷，裂纹，折叠，白点；
3. 热处理过程中缺陷，裂纹。

锻件超声波检测常用标准美标体系：

ASTM A388《钢锻件超声检测标准操作方法》
ASTM A745《奥氏体钢锻件超声检测方法》

欧标体系：

EN 10228-3《铁素体、马氏体钢锻件超声检测》
EN 10228-4《奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢锻件的超声波检验》

澳标体系：

AS 1065《碳钢和低合金钢锻件的超声检测》

国内体系：

GB/T 6402《钢锻件超声检测方法》
JB/T5000.15《重型机械通用技术条件 锻钢件无损探伤》
NB/T47013.3《承压设备无损检测 第3部分：超声检测》

ASTM A388《钢锻件超声检测标准操作方法》

检测对象：钢锻件；
人员要求：SNT-TC-1A认证人员或其他买卖双方认可的认证体系；
设备要求：推荐使用直探头频率2.25MHz，有效晶片面积不超过650mm²，晶片尺寸13-30mm，斜探头晶片尺寸13-25mm；
试块：工件本体，平底孔试块，圆筒形锻件内外壁刻槽试块；
检测时机：热处理后，机加工前；
检测技术：直探头，底面反射技术，参考试块技术和DGS技术。斜探头DAC（长度大于50mm，内外径之比大于1/2的圆筒形锻件，或直探头难以检测的区域）；
灵敏度设置：底波反射技术-底波75%屏幕高度，参考试块技术-厚度不同平底孔尺寸不同；
记录等级：波幅高于一定水平的显示需记录，但注意这不是验收等级，除非合同双方许可；
评定验收：本标准无验收条款，需合同双方商定。

ASTM A745《奥氏体钢锻件超声检测方法》

检测对象：奥氏体钢锻件；
人员要求：SNT-TC-1A认证人员或其他买卖双方认可的认证体系；
设备要求：直探头有效晶片面积不超过970mm²，晶片尺寸13-30mm，或最小直径20mm。斜探头有效晶片面积325-650mm²，角度30-70°。探头频率2.25MHz以下，保证穿透性前提下，尽量高一点；
试块：为了保证声学性能的一致性，最好从被检工件的余料上面取材制作试块，并且试块的制作要求需要符合ASTM E428标准。直探头用平底孔试块，斜探头用刻槽试块。当厚度大于600mm时，用底面反射法；
检测时机：热处理后，机加工前；
灵敏度设置：直探头用平底孔试块做DAC，平底孔的尺寸按照验收等级设置，或者底面反射法（厚度＞600mm）。斜探头用刻槽试块建立灵敏度。刻槽深度按照验收等级进行设置（厚度小于200mm，内外径之比大于1/2的圆筒形锻件）；
评定验收：按照厚度不同直探头分QL-1~QL-5五个等级，斜探头分QA-1，QA-2两个等级。

EN 10228-3《铁素体、马氏体钢锻件超声检测》

检测对象：铁素体、马氏体钢锻件，不适用闭模锻造，汽轮机转子和发动机锻件；
人员要求：EN ISO 9712认证人员；
设备要求： 直探头1-6MHz，有效直径10mm-40mm，斜探头35°-70°， 晶片面积20mm²-625mm²；
参考试块：平底孔试块，3mm侧钻孔试块，工件本体；
检测时机：热处理后，机加工前；
灵敏度设置：直探头用平底孔试块做DAC或者DGS，平底孔的尺寸按照验收等级设置。斜探头用3mm侧钻孔做DAC或者用DGS（内外径之比大于1/1.6的圆筒形锻件）；
工件扫查：格子扫查，100%扫查；
验收评定：按照当量大小进行评定，分单个缺陷和延伸性缺陷或密集型缺陷。

斜探头有两种验收方式对应两种检测技术，DGS和DAC。

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