吳旭景　侯爽

摘要：給水管（鍛件材質(zhì)：13MnNiMo54、規(guī)格：Φ299×70），原材料鍛件必須進行超聲波檢測，除了用直探頭檢測外，為了發(fā)現(xiàn)軸向缺陷，還要用縱波斜探頭進行環(huán)向檢測。

關(guān)鍵詞：鍛件；環(huán)向檢測；縱波斜探頭；給水管

1 標準規(guī)定

GB/T5777-1996標準中規(guī)定：本標準適用于外徑等于或大于6mm，壁厚與外徑之比不大于0.2的鋼管。壁厚與外徑之比大于0.2的鋼管的檢驗，集中給水管為中299×70，比值大于0.2，必須按附錄A的要求進行檢驗。當管子的壁厚與外徑之比大于0.2而小于0.25時，按表中規(guī)定的深度刻入工槽，T/Q=0.223～0.235范圍內(nèi)，其人工槽的內(nèi)外壁槽深為2.2mm。

2 利用橫波檢測

得到：α_L=26.71°，由于入射角α=27.6°～57.7°之間，才能在鋼中產(chǎn)生純橫波，故不能在鋼中產(chǎn)生純橫波，能產(chǎn)生折射縱波和折射橫波兩種波型，故不能用橫波進行檢測。

3 給水管鍛件原材料的縱波周向檢測

主聲束與內(nèi)徑相切時如圖2所示：

Sinα_L/Sin 32.13°=2730/5900

故α_L=14.25°，而在實際工作中，考慮到折射縱波經(jīng)過內(nèi)壁要反射到外壁的情況，所以用α_L=12°的縱波斜探頭對鍛件進行周向檢測。

在鋼中，有兩種折射波型產(chǎn)生：

Sin12°/sinβ_L=2730/5900 β_L=26.7°（縱波折射角）

Sin12°/sinβ_S=2730/3230 β_S=14.24°（橫波折射角）

由于α_L=12°縱波入射到鋼中后，在鋼中產(chǎn)生了折射縱波和折射橫波兩種波類，通過聲程計算可以得出：

縱波一次波的聲程為93m，一次波聲程在鋼中傳播時所需時間為：

t_L=2S_L/V_L=3.153×10^-5秒

橫波一次波的聲程為75mm，一次波聲程在鋼中傳播時所需的時間為：

t_S=2S_S/V_S=4.644×10^-5秒

縱波和橫波所需時間的比例關(guān)系為：

4.644/3.153=1.473（倍）

如果以縱波聲程進行1：2聲程定位的調(diào)節(jié)，則縱波一次聲程的反射波在熒光屏上的位置是4.65（格），二次波的位置是9.3（格），那么橫波的一次波聲程位于熒光屏上的位置是5.524（格），而橫波的二次聲程的反射波在熒光屏上的位置是11.05（格），橫波的二次反射聲程的位置已超出熒光屏上顯示的聲程范圍，不能在儀器熒光屏上顯示出來。根據(jù)超聲波的傳播理論可知，由于探頭承擔發(fā)射和接收超聲波的雙重功能，其聲壓的反射和透過效率用超聲波的往復(fù)透過率來衡量更具有實際意義。

當α_L=27.6°～57.7°時，在第二介質(zhì)鋼中只能有純橫波存在，無折射縱波。折射橫波的往復(fù)透過率最高不超過30%。當α_L=12°時，折射縱波的往復(fù)透過率為：T_L≈21.5%，而此時折射橫波的往復(fù)透過率為：T_L≈3.5%。當用折射縱波一次聲程反射波高調(diào)整到滿幅的90%時。折射橫波一次聲程的反射波高約為14.6%波高。

4 試塊的制作

給水管是鍛件，根據(jù)NH/T47013.3-2015標準中鍛件部分的檢測要求，此鍛件不適用于此標準（周向檢測時，內(nèi)外徑之比不能大于80%），因此，只能借用GB/T5777-1996標準中附錄A的要求進行檢測。

按照CoB/T5777-1996標準中關(guān)于試塊的要求：利用0299×70鍛件制作半圓試塊，在Φ299×70半圓試塊上加工成內(nèi)外壁均為60。的三角槽，其槽深度為2.2mm，長度為40mm，如圖3所示。

將α=12°（鋼中β_S=14.24°、β_L=26.7°）的縱波斜探頭的工作面磨成鍛件Φ299×70外圓一致的曲面，有直射波對準內(nèi)壁槽方向，使縱波的一次反射波高調(diào)整到滿屏的90%，并且應(yīng)調(diào)到4.65（格）的位置上并在熒光屏上做好標記，用此靈敏度，使縱波的二次聲程反射調(diào)整到9.3（格）的位置上，并標記。此時，聲程的1：2的關(guān)系調(diào)整好，并圓滑地連接各點，使之形成60°三角槽（t=2.2mm）的DAC曲線，以此靈敏度提高6dB作為探傷靈敏度補償。

5 檢驗探頭選擇

（1）用2.5PΦ14直探頭根據(jù)NB/T47013.3-2015關(guān)于鋼鍛件的超聲波檢測標準進行檢測；（2）用2.5P13×13 K1、K2斜探頭對產(chǎn)品進行周向的超聲波檢測；（3）用2.5P13×1312°的縱波斜探頭進行周向檢測。

6 結(jié)論

（1）對于內(nèi)外徑之比小于80%的筒形鍛件采用縱波斜探頭周向檢測，原理是可靠的；（2）經(jīng)過探傷實例說明整個操作方法具有可靠性；（3）用規(guī)定的試塊檢測，其質(zhì)量能滿足要求，是有保證的。