钢锻件超声衰减系数测量误差对缺陷定量的影响

　　对钢锻件进行内部质量检测一般均采用超声波检测,由于超声波在钢锻件中传播时,会产生吸收和散射,使超声波能量随传播距离增大而减少,即产生由于钢锻件材质影响而引起的超声波衰减,其衰减程度直接影响对缺陷的检测能力和定量的准确性。为了提高对钢锻件中缺陷的检测能力和对缺陷定量的准确性,在对钢锻件进行超声检测时,必须对被探钢锻件进行超声衰减系数的准确测量。据笔者所知,

　　目前不少从事钢锻超声波检测的人员,对如何精确测定钢锻件超声衰减系数及引起超声衰减系数测量精度误差的影响因素有哪些以及产生了超声衰减系数测量精度误差后,对缺陷的定量测定有何影响等方面还不是十分了解,只是简单地按检测程序操作,出现对缺陷定量不准确的情况,最终导致对本来标准允许存在的合格缺陷作出判废的结论,造成浪费,或者将本来应该判废的缺陷误判为允许存在的合格缺陷,使产品的使用存在安全隐患。

　　本文就钢锻件超声波衰减系数进行测量产生精度误差的影响因素及衰减系数测量误差对缺陷定量的影响等问题进行阐述。

　　1　衰减系数测量误差对单个缺陷当量测定的影响

　　钢锻件超声波探伤时对单个缺陷进行当量测定时,必须事先测定被探钢锻件超声衰减系数,若衰减系数测量有误差,必将引起单个缺陷当量测定误差,如某饼形钢锻件厚度为Xb,在进行超声波探伤时,已调整好检测量灵敏度为 2mm平底孔当量,即表示,在该饼形钢锻件底面若出现 2mm平底孔当量及以上的缺陷均可检出。若在探伤中发现深度为Xf处有一单个缺陷,其波高为ΔdB,设该缺陷的平底孔当量为 x,该钢锻件中超声衰减系数为α,则深度为Xb的 2平底孔与深度为Xf的平底孔当量的缺陷回波高度分贝差为:

　　ΔdB = 40lg x/ 2 + 40lgXb/Xf+2α(Xb-Xf) (1)

　　由式(1)可得出缺陷的平底孔当量为:40lg x =ΔdB - 40lgXb/Xf-2α(Xb-Xf) + 12dB (2)

　　在检测时发现缺陷波后,式(2)中ΔdB由缺陷波高得出,Xf由缺陷波声程得出,Xb为工件厚度,α为衰减系数,已预先测定,这些参数均已确定,如衰减系数α测量值有误差,则势必引起缺陷 x的平底孔当量直径出现误差,当衰减系数α值测大时,由式(2)得到 x值变小,当α值测小时,由式(2)得到的 x值变大。

　　若钢锻件厚度Xb=500mm ,缺陷波声程Xf=200mm ,缺陷波高为38dB,经准确测量,该钢锻件的超声波衰减系数α=0.012dB/mm,根据式(2)或式(1)可求得该缺陷的平底孔当量直径 x=4.68mm = 4 + 2.7dB ,按JB/T4730.3-2005《承压设备无损检测》标准评定,可评为Ⅱ级,若衰减系数测量值为α=0.003dB/mm,则可求得缺陷的平底孔当量直径变为 6.4mm= 4+8.12dB,按JB/T4730.3-2005《承压设备无损检测》标准评定应评为Ⅲ级,若衰减系数测量值为α=0.03dB/mm,则可求得缺陷的平底孔当量直径为 x= 2.5mm = 4 -8db ,按JB/T4730.3-2005《承压设备无损检测》标准评定应评为Ⅰ级。