韓光明

遼陽(yáng)宏偉無(wú)損檢測(cè)工程有限公司 遼寧遼陽(yáng) 111003

折疊缺陷沿軋制方向與鋼板表面平行或近視平行，一般呈直線狀，也有鋸齒狀，出現(xiàn)在鋼板的局部或全長(zhǎng)，深淺不一，內(nèi)有氧化鐵皮，有時(shí)也呈舌狀，有規(guī)律連續(xù)分布在鋼板表面上，鋼板表面局部重疊，有明顯的折疊紋。折疊缺陷容易形成應(yīng)力集中源，在折疊部位引起鋼板局部斷裂。折疊屬于鋼板表面缺陷，一般可用目視檢測(cè)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)鋼板表面存在銹蝕或氧化皮時(shí)，目視檢測(cè)有可能無(wú)法發(fā)現(xiàn)折疊缺陷的存在。超聲波檢測(cè)是發(fā)現(xiàn)折疊缺陷的有效措施，可以根據(jù)超聲波型特點(diǎn)識(shí)別折疊缺陷。缺陷圖樣見(jiàn)圖1。

圖1 鋼板折疊缺陷

1 檢測(cè)一般原則

鋼板中常見(jiàn)缺陷有分層、折疊、白點(diǎn)和裂紋缺陷，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)NB/T47013.3-2015規(guī)定，鋼板一般采用直探頭進(jìn)行檢測(cè)(針對(duì)分層、折疊、白點(diǎn)等缺陷)，需要時(shí)也可采用斜探頭（針對(duì)裂紋缺陷）進(jìn)行檢測(cè)[1]。本文檢測(cè)對(duì)象為折疊缺陷，故采用直探頭進(jìn)行檢測(cè)，鋼板超聲檢測(cè)直探頭選用見(jiàn)表1。

表1

2 厚度≦20mm鋼板折疊缺陷檢測(cè)

（1）以厚度T=18mm的鋼板為例，鋼板檢測(cè)，原則上要求使用縱波距離—波幅曲線確定靈敏度，縱波距離波幅曲線制作最少需要三個(gè)規(guī)格相同，不同深度的參考反射體才能完成。由于20mm厚度范圍內(nèi)制作出不同深度的三個(gè)參考反射體存在一定難度，同時(shí)考慮單晶縱波直探頭存在一定得近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度，儀器與探頭也存在一定范圍的組合使波寬度，影響鋼板近表面缺陷的檢出。因此，厚度≦20mm鋼板中的折疊缺陷采用縱波雙晶直探頭回波高度法進(jìn)行檢測(cè)。雙晶直探頭菱形聲場(chǎng)對(duì)角線焦點(diǎn)深度的F值推薦為被檢鋼板厚度的1/2，故檢測(cè)厚度T=18mm的鋼板折疊缺陷選用的雙晶直探頭型號(hào)為5PΦ10F9。

（2）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用雙晶直探頭檢測(cè)厚度不大于20mm鋼板時(shí)，可以采用圖2階梯平底試塊確定檢測(cè)靈敏度。材質(zhì)相同也可以使用其他試塊的相同厚度位置，或被檢鋼板無(wú)缺陷的完好部位校準(zhǔn)及調(diào)節(jié)檢測(cè)靈敏度[2]。原則上規(guī)定縱波雙晶直探頭掃描基線校準(zhǔn)應(yīng)該在試塊上進(jìn)行，但由于階梯平底試塊的階梯數(shù)量有限，（無(wú)18mm厚度的階梯），因而可以借助其他試塊相同厚度位置或被檢鋼板本身沒(méi)有缺陷的完好部位完成縱波雙晶直探頭掃描基線校準(zhǔn)，本文采用在鋼板本身沒(méi)有缺陷的完好部位進(jìn)行掃描基線校準(zhǔn)。

（3）將檢測(cè)儀器調(diào)整為一發(fā)一收（雙晶）狀態(tài)，探頭放在鋼板本身無(wú)缺陷的完好部位。儀器的深度顯示范圍調(diào)整到能完整的看到探頭與儀器的組合始波、探頭斜楔界面反射波與鋼板底面的反射波，以鋼板的底波進(jìn)行掃描基線校準(zhǔn)。使儀器屏幕只能顯示部分雙晶直探頭斜楔界面反射波與鋼板底波。

（4）折疊缺陷檢測(cè)主要是通過(guò)掃描基線0點(diǎn)附近殘留的探頭斜楔界面反射波寬度與幅度變化進(jìn)行判斷，為了能清楚的分辨變化的細(xì)節(jié)，因而掃描基線的掃描范圍不能過(guò)大。檢測(cè)屏幕范圍內(nèi)的掃描基線調(diào)整到被檢鋼板厚度+10mm。為同時(shí)可監(jiān)視可能出現(xiàn)的分層缺陷深度，將閘門(mén)起點(diǎn)調(diào)整到掃描基線0點(diǎn)稍后一點(diǎn)的位置，閘門(mén)終點(diǎn)調(diào)到底波之前的位置。

（5）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鋼板厚度小于等于20mm時(shí)，用被檢鋼板的第一次底波調(diào)整到滿屏的50%，再提高10dB作為檢測(cè)靈敏度，檢測(cè)儀器調(diào)節(jié)結(jié)束。

（6）折疊缺陷一般分布在鋼板的表面，當(dāng)無(wú)折疊缺陷時(shí)，掃描基線0點(diǎn)位置附近殘留的縱波雙晶直探頭斜楔界面反射波寬度和幅度，僅隨探頭掃查時(shí)耦合層厚度變化發(fā)生微小的變化，底波幅度保持不變，見(jiàn)圖2。當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷面積小于聲場(chǎng)截面積折疊缺陷時(shí)，掃描基線0點(diǎn)位置附近殘留的縱波雙晶直探頭斜楔界面反射波寬度和幅度發(fā)生小幅變化，同時(shí)底波的幅度明顯降低，見(jiàn)圖3。當(dāng)發(fā)現(xiàn)面積大于聲場(chǎng)截面積折疊缺陷時(shí)，掃描基線0點(diǎn)位置附近殘留的縱波雙晶直探頭斜楔界面反射波寬度和幅度發(fā)生明顯變化，底波徹底消失，見(jiàn)圖4。折疊缺陷與分層缺陷波型類似，最大的區(qū)別在于分層缺陷分布在鋼板內(nèi)部，存在分層缺陷時(shí)，檢測(cè)儀器上會(huì)出現(xiàn)明顯的反射回波，可準(zhǔn)確的讀出缺陷深度。折疊缺陷分布在鋼板表面，存在折疊缺陷時(shí)，只能觀察到探頭斜楔界面反射波（或儀器與探頭的組合始波）和底波有明顯的變化，無(wú)缺陷深度顯示。

圖2 無(wú)折疊缺陷回波顯示示意圖

圖3 折疊缺陷小于聲場(chǎng)面積回波顯示示意圖

3 厚度＞20mm鋼板折疊缺陷檢測(cè)

（1）以厚度T=22 mm的鋼板為例，厚度＞20mm鋼板中的折疊缺陷采用縱波單晶直探頭進(jìn)行檢測(cè)[3]。選用單晶直探頭時(shí)，應(yīng)注意近場(chǎng)區(qū)的問(wèn)題，聲源附近由于波的干涉出現(xiàn)一系列聲壓極大極小值的區(qū)域，稱為超聲場(chǎng)的近場(chǎng)區(qū)。近場(chǎng)區(qū)聲壓分布不均，是由于聲源各點(diǎn)至軸線上某點(diǎn)的距離不同，存在聲程差，互相疊加時(shí)存在相位差而互相干涉，使某些地方聲壓互相加強(qiáng)，另一些地方聲壓互相減弱，于是就出現(xiàn)聲壓極大極小值的點(diǎn)。聲壓會(huì)出現(xiàn)極大極小值，在近場(chǎng)區(qū)檢測(cè)定量是不利的，處于聲壓極小值處的較大缺陷回波可能較低，而處于聲壓極大值處的較小缺陷回波可能較高，這樣就容易引起誤判，甚至漏檢，進(jìn)而應(yīng)盡量避免在近場(chǎng)區(qū)檢測(cè)定量。近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度用N表示。聲壓分布圖見(jiàn)圖6。

圖4 折疊缺陷大于聲場(chǎng)面積回波顯示示意圖

N=D2/4λ

式中D-探頭直徑；

λ-縱波波長(zhǎng)。

在保證穿透力的情況下，為了減小近場(chǎng)區(qū)，應(yīng)盡量選擇小晶體的探頭。T=22mm的鋼板，選用5PΦ6的縱波直探頭，探頭近場(chǎng)區(qū)N=D2/4λ=7.6mm。

（2）檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鋼板厚度大于20mm時(shí)，按所用探頭和儀器在Φ5平底孔試塊上（不少于三個(gè)孔）繪制距離—波幅曲線，并以此作為基準(zhǔn)靈敏度。

圖5 Φ5平底孔試塊

圖6 無(wú)折疊缺陷組合始波與底波示意圖

圖7 折疊面積小于聲場(chǎng)面積組合始波與底波示意圖

（3）當(dāng)無(wú)折疊缺陷時(shí)，掃描基線0點(diǎn)位置附近縱波單晶直探頭與儀器的組合始波寬度，僅隨探頭掃查時(shí)耦合層厚度變化發(fā)生微小的變化，底波幅度保持不變，見(jiàn)圖6。當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷面積小于聲場(chǎng)截面積折疊缺陷時(shí)，掃描基線0點(diǎn)位置附近縱波單晶直探頭與儀器的組合始波寬度發(fā)生小幅變化，底波的幅度明顯降低，見(jiàn)圖7。當(dāng)發(fā)現(xiàn)面積大于聲場(chǎng)截面積折疊缺陷時(shí)，掃描基線0點(diǎn)位置附近縱波單晶直探頭與儀器的組合始波寬度發(fā)生明顯的變化，底波徹底消失，見(jiàn)圖8。

圖8 折疊面積大于聲場(chǎng)面積組合始波示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

超聲波檢測(cè)方法不僅可以有效的檢出鋼板折疊缺陷，還可以通過(guò)折疊缺陷的波型特點(diǎn)與其他鋼板缺陷進(jìn)行區(qū)分，降低了鋼板出廠時(shí)因折疊缺陷漏檢帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。