钛及钛合金加工产品超声检验方法
Method of ultrasonic inspection for wrought titanium and titanium alloy products
1 范围
本标准规定了钛及钛合金加工产品超声检验的原理、试验条件、仪器设备、样品、对比试块、试验步骤、试验结果的评定、检测记录和报告。
本标准适用于横截面厚度6mm~500mm的钛及钛合金加工产品的超声检验,其他规格的钛及钛
合金加工产品可参照执行。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 9445 无损检测 人员资格鉴定与认证
JB/T 10061 A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件
3 原理
声源产生的超声波进入到被检工件中以一定方向和速度向前传播,遇到两侧声阻抗有差异的界面
时部分声波被反射,反射回的超声波通过检测设备接收后对其进行处理和分析,以评估工件中是否存在缺陷以及缺陷的特征等。主要用于检测钛及钛合金加工产品的内部缺陷,如裂纹、气孔、疏松及其他暴露或未暴露到表面的组织上的不连续性。
4 试验条件
4.1 工作场所应无强电磁干扰,并保持清洁。避免灰尘及外来杂物污染而破坏检测条件。
4.2 检测人员应按GB/T 9445的相关要求或相应标准进行技术资格的培训和鉴定并获取Ⅰ级及以上
无损检测人员资格,签发及解释检测报告人员应达到Ⅱ级及以上无损检测人员资格。
5 仪器设备
5.1 探伤仪
脉冲反射式超声波探伤仪能够产生、接收和显示满足频率和能级要求的高频电脉冲,可以在频率
2.25MHz~10MHz和1MHz~20MHz带宽之间工作。闸门、距离-波幅修正曲线、报警系统、记录仪及其他检测和处理的电子辅助设备可以根据需要使用,其他性能应满足JB/T 10061的要求。
5.2 探头
探头适用的检测方法和推荐被检产品见表1。
a 当供需双方同意时,允许使用频率低于2.0MHz或特殊型式的探头。
b 直径为6mm~80mm的圆形产品推荐优先选用水浸聚焦法。
5.3 耦合剂
5.3.1 水浸法检测时,可采用水作耦合剂,水中可以添加湿润剂,水中不应有干扰超声检验的可见气泡或其他悬浮物。
5.3.2 接触法检测时,可采用水、机油、甘油、变压器油、水玻璃等作耦合剂。
5.4 检测系统
水浸自动化检测时,检测系统应保证检测过程中水距的变化不超过±6mm;入射角变化范围不超
过±1°;对同一规则反射体多次重复性检测时偏差不超过±1.5dB。
6 样品
6.1 被检产品的表面粗糙度Ra≤3.2μm。若需加工时,可采用圆头刀具加工、磨削或抛光。表面不应有机加工或打磨的颗粒、油、润滑脂、切削混合物等。对于检测要求更高的产品,可能需要提出更高的表面粗糙度要求。
6.2 被检产品应具有普通的几何截面,如圆形、方形、多角形等。平面产品应保证各个面的平直度。
7 对比试块
7.1 对比试块应采用与被检产品声学性能和表面状态相同或相近的钛及钛合金材料制作,两者之间的声传输特性差应在12dB以内。若声传输特性差小于或等于12dB,在检测时应增加仪器灵敏度以补偿声传输特性差。若声传输特性差大于12dB,则应更换成符合要求的对比试块。
7.2 检测平面产品时,应使用平面试块。对比试块加工技术条件,应符合附录A的规定。
7.3 检测曲面产品时,应使用与检测面几何形状大致相同的对比试块,其差别不应超过被检产品曲率半径的±20%。小直径棒材应采用相同或相近曲率半径的棒材制作,对于120mm以上的圆形棒坯采用分区检测时可参照附录B进行试块制作。
7.4 对比试块的表面粗糙度应与被检产品的表面粗糙度相似。
7.5 纵波校准时,反射体采用平底孔。其埋藏深度根据产品的外形和横截面厚度“T”,按表2中的数
值来确定。
7.6 横波校准时,反射体可采用平底孔、横孔或槽伤。人工反射体的具体型式及尺寸由双方协商确定。
8 试验步骤
8.1 一般采用纵波法进行检测,需要时,供需双方协商也可采用横波或其他波型。
8.2 检测前,应采用适当的对比试块来校准仪器,使试块中人工缺陷的反射信号幅度在满屏高度的
40%~80%范围内,以保证被检测的产品能按标准要求进行检测。当金属声程大于或等于三倍近场区距离时,可以采用大平底计算法调试检测灵敏度。使用大平底计算法调试灵敏度时,根据式(1)计算增益ΔdB,然后将工件完好部位的底波调试到选定的基准波高,在此基础上增益ΔdB。
8.3 采用埋藏深度小的平底孔,将仪器增益调整到适当位置,使平底孔回波幅度达到某一高度后在扫查方向上移动探头,波高降低到原波高50%的探头移动之间的距离为有效波束直径。
8.4 水浸法检测应满足以下要求:
a) 水浸法校准和检测前,应有足够的时间使水、对比试块及被检产品达到温度稳定。
b) 纵波检测,调节声束入射角,使入射面的反射信号幅度达到最大,从而使纵波与入射面垂直。
检测时,已确定的角度其变化应满足5.4的规定。
c) 脉冲重复频率不低于600Hz。
d) 根据探头和检测时的金属声程选取最佳水距。检测时水距的变化应满足5.4的规定。
e) 检测间距不得大于有效波束直径的70%。
f) 距离-振幅的修正,推荐采用电子的距离-振幅修正方法。如果最小回波信号幅度不低于20%
时,也可以采用绘在荧光屏上的距离-振幅曲线,该曲线是用距离-振幅校准试块绘制的。当噪
声电平不遮蔽所需要的反射信号时,可采用距离-振幅校准试块最高灵敏度进行检测,用适当
的金属声程进行评定。
8.5 接触法检测应满足以下要求:
a) 接触法校准和检测时,应保证耦合良好。
b) 检测的间距应不大于探头晶片直径的50%或有效声束直径的50%,二者中选取较小的一个。
8.6 底波损失的测定,应当在被检产品相互平行的表面上进行。
8.7 允许的本底噪声应不超过对比试块中参考平底孔反射高度的50%。如果本底噪声超过参考水平,所涉及的截面应当重新全面检查,以保证产品满足规定的要求。
8.8 检测时的扫描速度应不大于能分辨出对比试块中的平底孔的扫描速度。对于无报警系统的手动扫描,推荐扫描速度,应不大于127mm/s。对于有报警系统的手动或自动扫描,推荐扫描速度,应不大于500mm/s。
8.9 仪器控制旋钮设定位置和校准时所确定的参数,在产品检测期间不得改变。脉冲宽度的控制应不影响仪器垂直线性,能提供适当的分辨率。
8.10 检测面应符合表3的规定。
a 如果用横波或折射纵波代替邻接面检测,则所有平面产品可以只进行单面检测或双面检测。这些检测和校准
及检测参数,应由供需双方协商决定。
8.11 水浸法或接触法检测时,都可进行分区域检测,这时应对各个区域分别进行校准。
8.12 水浸法分区检测时,每个检测分区应至少包含埋藏深度为检测区域开始和结束的两个平底孔。
检测时,各分区的闸门范围应分别向两端延伸10mm(除第一个区外)。部分规格棒材推荐的检测区
域、探头和水距参见附录C。
8.13 每次检测前、检测后或连续工作2h,应进行灵敏度校准检查。如有永久性稳定的记录(C扫图或A扫图),校准间隔可以延长到8h。检测期间若设备状态发生变动,应立即对设备进行重新校准并对上次校准以来系统灵敏度检测有怀疑的产品进行重新检查。如果发现灵敏度低于原检测灵敏度1.5dB,则应重新检验自上次校准以来的所有产品;如果发现灵敏度高于原检测灵敏度2dB,则对上次校准以来发现缺陷的产品重新检查。
9 试验结果的评定
9.1 纵波检测的超声质量要求,按表4规定分为四级。在材料产品标准或订货单上应指定适用的
级别。
9.2 任何一个不连续点的反射信号,应不大于与该不连续点相同深度的参考平底孔的反射信号。
9.3 底波损失的检查,当底部反射信号与相同或相似的同类无缺陷产品比较时,出现大于50%的非饱和底波损失,同时在入射面与底面间伴随有讯号的增加(至少为正常的本底噪声信号的两倍),这时产品是不能接受的。
9.4 超出8.7规定的噪声水平是不能接受的。
9.5 经评定反射信号超出确定的标准,但缺陷在制造过程中可以被消除掉,这样的产品可由供需双方协商决定。
9.6 使用特殊的对比试块或未列入表4的级别进行检查时,验收标准由供需双方协商决定。
10 检测记录和报告
10.1 检测记录至少应包括下列主要内容:
a) 工件名称、材质、炉号、批号、规格、材料牌号;
b) 本标准编号及级别;
c) 检测仪器型号、探头频率、探头晶片尺寸、聚焦型式等;
d) 对比试样孔径、埋藏深度;
e) 耦合剂;
f) 检测扫查灵敏度、缺陷位置与缺陷指示长度及回波高度等探测结果。
10.2 检测报告应包括检测记录中的适当内容及签发报告人签字。
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