鈦合金棒材次生缺陷超聲波探傷檢測方法

鈦合金是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，因?yàn)樵S多獨(dú)一無二的特殊性能而被稱為“第三金屬”或“全能金屬”。鈦合金棒材是鈦合金三大基材之一，因其密度低、比強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于航空航天、海洋工程以及石油化工等領(lǐng)域。

鈦合金在熔煉工序易出現(xiàn)偏析夾雜等冶金缺陷，這些冶金缺陷在后續(xù)的壓力加工和熱處理環(huán)節(jié)會因?yàn)槿毕莺突w之間力學(xué)性能的差異而導(dǎo)致鈦合金棒材產(chǎn)生裂紋。國內(nèi)外在現(xiàn)場檢測中常使用A型脈沖反射式超聲波探傷方法檢測鈦合金棒材中的缺陷。A型脈沖反射式超聲檢測方法主要分為直接接觸法和水浸聚焦法，其中，直接接觸法具有使用靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、聲能損失少等優(yōu)點(diǎn)；水浸聚焦法易于實(shí)現(xiàn)自動檢測，較多用于批量探傷或自動探傷中。探傷時(shí)具體選用哪種方法主要取決于鈦合金棒材的直徑規(guī)格，當(dāng)坯料直徑大于40mm時(shí)，一般采用直接接觸法，當(dāng)直徑小于40mm時(shí)，一般采用水浸聚焦法。通過超聲波探傷、金相分析及硬度試驗(yàn)研究冶金次生缺陷的波形特征和缺陷形貌之間的對應(yīng)關(guān)系，可以對缺陷性質(zhì)進(jìn)行定性或輔助分析，可提高企業(yè)現(xiàn)場工藝提升。

鈦合金棒材檢測儀器

我們檢測鈦合金棒材可以選用數(shù)字超聲波探傷儀，其最高采樣速率為240MHz，最小顯示范圍為5mm，工作頻率范圍為1～10MHz，探傷靈敏度余量為62dB。探頭為縱波直探頭，規(guī)格為5Z14N。這種便攜式探傷儀是手工探傷檢測的主要儀器。

鈦合金棒材可以采用直接接觸法進(jìn)行超聲波探傷，利用超聲波探傷、金相分析及硬度試驗(yàn)研究不同類型冶金次生缺陷的波形特征和缺陷形貌之間的對應(yīng)關(guān)系。通過觀察冶金缺陷不同位置的靜態(tài)波形特征及動態(tài)波形變化規(guī)律，結(jié)合顯微組織特征，建立冶金缺陷的微觀形貌特征與探傷波形之間的對應(yīng)關(guān)系。

鈦合金棒材超聲缺陷分析

若鈦合金棒材中存在偏析硬化裂紋，探頭沿著圓周方向移動時(shí)，會出現(xiàn)性質(zhì)不同的2種缺陷回波。其中一種為在圓周上一定角度范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的較高的裂紋缺陷回波，探頭旋轉(zhuǎn)時(shí)波峰會出現(xiàn)起伏，埋深變化幅度不大；另一種為探頭在任意位置均會有較低波峰的組織回波出現(xiàn)，較低的組織回波在探頭移動時(shí)會小幅度的起伏跳動。兩者波峰的高低差別很大。

(1)鈦合金棒材冶金次生缺陷會呈現(xiàn)冶金缺陷和次生缺陷2種缺陷的波形共生的特征。

(2)若棒材中存在偏析硬化裂紋，主反射波峰為裂紋反射回波;若棒材中存在組織異常次生孔洞缺陷，主反射波峰為孔洞反射回波。

(3)冶金次生缺陷在主反射波峰周圍都會出現(xiàn)數(shù)目不等的波高在5%～10%之間的異常組織回波，探頭周向或軸向移動時(shí)，異常組織回波會出現(xiàn)小范圍的深度和波高的跳動，但是波峰高度遠(yuǎn)小于主反射回波。