柳彩楓

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司 科技質(zhì)量中心，山東 日照276800）

1 前 言

2015年11月，某制造廠家使用濟(jì)鋼20 mm Q345B探傷鋼板生產(chǎn)挖掘機(jī)動(dòng)臂，在對(duì)工件進(jìn)行超聲檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)鋼板厚度中心存在缺陷反射，懷疑鋼板厚度中心存在裂紋缺陷?？紤]到超聲檢測(cè)不能對(duì)缺陷準(zhǔn)確定性，廠家又在鋼板厚度方向上做了磁粉檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)鋼板厚度中心有帶狀的磁痕顯示，由此認(rèn)定鋼板存在裂紋缺陷。為進(jìn)一步確認(rèn)，濟(jì)鋼對(duì)鋼板重新進(jìn)行超聲、磁粉、滲透檢測(cè)，并進(jìn)行了金相組織觀察、掃描電鏡以及能譜分析。

2 鋼板組織性能分析

2.1 超聲檢測(cè)

對(duì)鋼板進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)。根據(jù)GB/T 2970—2016《厚鋼板超聲檢測(cè)方法》標(biāo)準(zhǔn)要求，選擇公稱頻率為5 MHz、晶片尺寸為Φ20 mm的雙晶直探頭，將對(duì)比試樣第一次底波高度調(diào)整到滿刻度的50%，再提高10dB作為基準(zhǔn)靈敏度。鋼板超聲波檢測(cè)波形見(jiàn)圖1。

圖1 鋼板超聲波檢測(cè)波形

鋼板在超聲檢測(cè)過(guò)程中存在有缺陷反射存在，缺陷深度約在鋼板厚度一半位置，但是缺陷波高僅在10%～20%之間，按照GB/T 2970—2016要求，該張鋼板應(yīng)評(píng)定為探傷Ⅰ級(jí)合格。

2.2 磁粉檢測(cè)

對(duì)鋼板厚度方向進(jìn)行磁粉檢測(cè)，根據(jù)NB/T 47013—2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)要求，選用非熒光、濕法、連續(xù)法，打磨后用交流電磁軛進(jìn)行磁化，一邊磁化一邊施加磁懸液，磁痕形成后貼印、拍照觀察，結(jié)果見(jiàn)圖2。從圖上可以看到，鋼板厚度方向上存在磁痕顯示，磁痕呈帶狀，單個(gè)磁痕類似發(fā)紋，磁痕松散不濃密。

圖2 鋼板厚度方向磁粉檢測(cè)結(jié)果

2.3 滲透檢測(cè)

對(duì)鋼板厚度方向進(jìn)行滲透檢測(cè)，根據(jù)NB/T 47013—2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)要求，目視檢測(cè)合格后表面打磨、預(yù)清洗、干燥、滲透、去除、干燥、顯像、觀察，滲透檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖3。從圖中可以看到，鋼板厚度方向上不存在裂紋缺陷顯示。

圖3 鋼板厚度方向滲透檢測(cè)結(jié)果

2.4 金相檢測(cè)

取樣進(jìn)行金相組織觀察，采用4%硝酸酒精溶液對(duì)剖面金相檢測(cè)試樣進(jìn)行浸蝕，金相組織見(jiàn)圖4，為典型的鐵素體+珠光體組織，無(wú)裂紋。存在A類細(xì)系夾雜0.5級(jí)，帶狀組織B系列3.0級(jí)，晶粒度7.5～8級(jí)。

圖4 鋼板金相組織

2.5 掃描電鏡及能譜分析

用掃描電鏡進(jìn)一步放大觀察，結(jié)果如圖5。與金相分析結(jié)果一致，掃描電鏡下清晰看到帶狀偏析組織，在偏析帶內(nèi)可以看到夾雜，經(jīng)能譜分析主要為MnS夾雜。掃描電鏡金相組織見(jiàn)圖5，能譜分析結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖5 掃描電鏡金相組織

圖6 能譜分析結(jié)果

3 原因分析

由金相組織分析、掃描電鏡及能譜分析可知，鋼板的中心部位存在帶狀組織及夾雜物，無(wú)裂紋。組織內(nèi)部的夾雜物、偏析、晶粒各向異性、組織不均勻等均造成超聲波在材料中的傳播路徑、方向和速度發(fā)生變化［1-2］，所以，聲波遇到偏析及夾雜物時(shí)發(fā)生反射，在示波屏上顯示出缺陷波。磁粉檢測(cè)時(shí)能夠產(chǎn)生磁痕顯示的原因有很多種，由于缺陷（裂紋、氣孔等）產(chǎn)生漏磁場(chǎng)吸附磁粉形成的磁痕顯示稱為相關(guān)顯示或缺陷顯示；由于材料組織不均勻?qū)е麓艑?dǎo)率差異等原因產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)吸附磁粉形成的磁痕顯示稱為非相關(guān)顯示［3］。偏析帶導(dǎo)致鋼板組織不均勻，使鋼板內(nèi)部磁導(dǎo)率存在差異，從而形成了磁痕顯示。

4 結(jié)語(yǔ)

分析可知超聲檢測(cè)時(shí)存在缺陷反射的主要原因是鋼板存在帶狀偏析組織和夾雜物，磁粉檢測(cè)時(shí)存在磁痕顯示也是因?yàn)殇摪褰M織的不均勻，組織的不均勻?qū)Τ?、磁粉檢測(cè)結(jié)果均有影響，因此不建議采用磁粉檢測(cè)對(duì)超聲檢測(cè)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，可以采用滲透檢測(cè)對(duì)超聲檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。另外,鋼板磁粉檢測(cè)時(shí)要注意區(qū)分相關(guān)顯示和非相關(guān)顯示，鋼板組織不均勻?qū)е麓艑?dǎo)率差異形成的磁痕顯示屬于非相關(guān)顯示，不影響使用性能。因此,鋼板內(nèi)部不存在影響使用性能的裂紋缺陷，所以挖掘機(jī)動(dòng)臂不建議進(jìn)行報(bào)廢處理，以減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 鄭暉，林樹(shù)青.超聲檢測(cè)［M］.2版.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008.

［2］ 柳彩楓.Q370R鋼板超聲波測(cè)厚異常原因分析及處理［J］.山東冶金，2015，39（1）：29-33.

［3］ 宋志哲.磁粉檢測(cè)［M］.2版.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.