恒弹性合金3J53内部裂纹的超声波探伤

　　1　前言

　　我所生产的恒弹性合金3J53 39.8 mm～ 41.4 mm冷拔棒、锻态车光棒,每年产量都在20吨以上,被广泛用于制造1151电容变送器及同类电容变送器杯体。在产品最终入库前,必须经过超声检验,检查其内部是否存在判废缺陷。在众多超标缺陷中裂纹是危害性较大的,为保证产品的质量及安全使用,要求超声检测人员能对它作出正确的判断,以免造成不良后果。本文是在大量探伤解剖实践的基础上,总结出3J53棒材几种典型裂纹缺陷。

　　2　常见裂纹概述

　　3J53棒材常见裂纹归纳为:在纵截面上存在纵向裂纹、倾斜状裂纹、横向裂纹、树枝状裂纹等;在横截面上存在网络状裂纹、一字形裂纹、十字形裂纹、人字形裂纹、辐射状裂纹等;在横截面上所处部位可分为表面裂纹、皮下裂纹、轴心裂纹等。对裂纹的概括分类,便于对裂纹做出准确判断。

　　3　典型裂纹及其对应波形

　　3.1　探伤条件

　　仪器采用CTS-33型,选择5T14N的纵波直探头,依照GB 4162-91的要求对材料进行检验。被检材料为3J53 41.4锻态车光棒,机油作为耦合剂,以接触法探伤,以棒材底面调节探测灵敏度。

　　3.2　典型裂纹及其对应波形

　　本文只对纵向裂纹、倾斜状裂纹、树枝状裂纹进行探讨。

　　3.2.1　纵向裂纹

　　裂纹面与轴线方向平行的裂纹称作纵向裂纹,位于轴心附近,它在横截面上的几何图形为一字形,这在提供的纵向裂纹宏观照片中(见图1)清晰可见,因为裂纹是由于材料内部应力高度集中而导致的组织撕裂缺陷,它的表面形态呈撕裂状断口(见图2)。

　　3.2.1.1　在裂纹面上确定①、②、③三个方向进行检验,观察波形及变化(图1)。通过探测对比,纵向裂纹可归纳为三种对应波形:在①方向附近探测时,伤波波峰尖锐成集束状(见图3)。

　　当探头位于②方向两点时,因波束与裂纹面平行并重合,因此底波很弱,大多消失(见图4)。当探头声束指向与缺陷取向之间的夹角成55°时缺陷波与底波重合(见图5)。

　　3.2.1.2　缺陷位置测定:用示波屏上缺陷波前沿所对的水平刻度值τf和扫描速度1∶n来确定缺陷位置,缺陷至探头的距离Xf为:Xf=nτf(1)

　　在对3J53棒材探伤中确定扫描速度为1∶1,所以通过公式(1)计算出:Xf=nτf=1×30 mm=30 mm

　　3.2.2　倾斜状裂纹

　　裂纹面与轴线呈倾斜角度的裂纹称之为倾斜状裂纹。

　　图6、图7为同一试样的正反面,明显看出裂纹已不在同一位置上,与轴线呈一定倾斜角度。

　　3.2.2.1　观察裂纹波形:伤波明显清晰,伤波有时呈多次反射型;因为裂纹呈倾斜状,伤波呈游动状,在裂纹所处的不同点处反复探测发现伤波游动与裂纹倾斜角度有关,裂纹与轴线的夹角越大,伤波变化、游动速度则越快。