锻件侧壁干涉对超声检测结果的影响

　　1　前言

　　超声波检测压力容器锻件,声束入射到工件边界,超声波在工件界面反射并发生波形转换,由此会产生超声波的叠加和干涉,使原主声束的指向性、灵敏度受到影响,因此超声波检测压力容器锻件近侧壁缺陷时,定量、定位、定性不准确,容易出现漏检和误判,对产品质量有很大影响。目前国内锻件超声波检测标准对这一问题还没有具体的规定和要求,本文就此提出压力容器锻件超声波检测新工艺,实践证明,此工艺能有效解决锻件近侧壁缺陷的检出及缺陷定量定性分析等问题,避免漏检和误判。

　　2　理论分析

　　纵波探伤时,探头若靠近工件边缘,则经界面反射的纵波和横波都有可能与直接传播的声波相干涉,干扰直接传播的声波声压,影响探伤灵敏度。如图1,纵波b在侧面反射时,相位变化180°(也称相位逆转),同纵波a的相位大体相差180°,由于干涉会相互减弱,降低探伤灵敏度,影响检测结果。

　　下面将分析探头主声束轴线距侧壁边界多远时才不至于引起超声波的相互叠加和干涉,影响探伤结果。在脉冲反射式探伤中,一般脉冲持续的时间所对应的声程不大于4λ,故只要侧壁反射声波的声程大于直接传播的声束声程4λ,侧壁干涉便可避免,如图2所示。

　　故当探测工件厚度为a,且d大于时,侧壁对超声波声场不产生影响,反之则产生影响。侧壁对纵波声场的影响如图3所示.

　　由图3可知,探头愈靠近侧壁,探伤灵敏度下降愈大;并且侧壁的影响改变了超声波的指向性和对称性,回波波幅(灵敏度)出现极大值和极小值,且极大值和极小值并不出现在探头声束轴线上。因此检测此区域内的缺陷灵敏度低,定位不准确,可能出现误判或漏检。出现这一情况时,应采用横波进行复探。

　　型缺陷)正好在探头声束轴线上(如图4),若裂纹高度相对于工件厚度不太短,不管它位于工件表面、中部或下部,由于侧壁干涉,底波都将会降低。由此,在实际检测工作中,应随时注意底波的变化,发现底波降低,必须充分分析工件形状,如有疑问应采用横波进行复探。

　　3　探伤工艺

　　针对锻件侧壁干扰探伤的事实,为提高锻件超声波探伤的准确性,避免侧壁附近危险性缺陷的漏检或误判,制订如下锻件探伤工艺。按照JB4730—94标准第8条,制定被检锻件常规探伤工艺,确定探伤灵敏度,对位于受侧壁干扰的区域,提高探伤灵敏度6~10dB,观察此区域内缺陷波和底波波形,测量缺陷指示长度,当缺陷具有一定长度或缺陷波形可疑(如波形此起彼伏)时,或者底波降低较多且缺陷波又不明显时(此种情况下,不论探头在工件的什么位置),应对缺陷采用斜探头(横波)进行复探,复探参照JB4730—94标准第9条,以缺陷距斜探头探测面深度作为“板厚”来确定探伤灵敏度和作为缺陷判定的依据。复探时,必须分析各种情况下的波形情况,如探头前后、左右、转角、环绕扫描的动态波形,判断缺陷性质,对缺陷进行定量定性分析。如缺陷可以返修,清除缺陷补焊前应对锻件返修处作表面探伤以确定缺陷已完全清除,焊后24小时超声检测仍按上述方法,热处理后还要按上述方法进行超声检测。