铸件超声波探伤缺陷分析
铸件中常见的主要缺陷有：
1.气孔
这是金属凝固过程中未能逸出的气体留在金属内部形成的小空洞，其内壁光滑，内含气体，对超声波具有较高的反射率，但是又因为其基本上呈球状或椭球状，亦即为点状缺陷，影响其反射波幅。钢锭中的气孔经过锻造或轧制后被压扁成面积型缺陷而有利于被超声检测所发现。
2.缩孔与疏松
铸件或钢锭冷却凝固时，体积要收缩，在最后凝固的部分因为得不到液态金属的补充而会形成空洞状的缺陷。大而集中的空洞称为缩孔，细小而分散的空隙则称为疏松，它们一般位于钢锭或铸件中心最后凝固的部分，其内壁粗糙，周围多伴有许多杂质和细小的气孔。由于热胀冷缩的规律，缩孔是必然存在的，只是随加工工艺处理方法不同而有不同的形态、尺寸和位置，当其延伸到铸件或钢锭本体时就成为缺陷。钢锭在开坯锻造时如果没有把缩孔切除干净而带入锻件中就成为残余缩孔（缩孔残余、残余缩管）， 如果铸件的型模设计不当、浇注工艺不当等，也会在铸件与型模接触的部位产生疏松，断口照片中的黑色部分即为疏松部位，其呈现黑色是因为该工件已经过退火处理，使得疏松部位被氧化和渗入机油所致。
3.夹渣
熔炼过程中的熔渣或熔炉炉体上的耐火材料剥落进入液态金属中，在浇注时被卷入铸件或钢锭本体内，就形成了夹渣缺陷。夹渣通常不会
单一存在，往往呈密集状态或在不同深度上分散存在，它类似体积型缺陷然而又往往有一定线度。
4.夹杂
熔炼过程中的反应生成物（如氧化物、硫化物等）-非金属夹杂，或金属成分中某些成分的添加料未完全熔化而残留下来形成金属夹杂，如高密度、高熔点成分-钨、钼等，钛合金棒材中的纯钛偏析。
5.偏析
铸件或钢锭中的偏析主要指冶炼过程中或金属的熔化过程中因为成分分布不均而形成的成分偏析，有偏析存在的区域其力学性能有别于整个金属基体的力学性能，差异超出允许标准范围就成为缺陷。
6.铸造裂纹
铸件中的裂纹主要是由于金属冷却凝固时的收缩应力超过了材料的极限强度而引起的，它与铸件的形状设计和铸造工艺有关，也与金属材料中一些杂质含量较高而引起的开裂敏感性有关（例如硫含量高时有热脆性，磷含量高时有冷脆性等）。在钢锭中也会产生轴心晶间裂纹，在后续的开坯锻造中如果不能锻合，将留在锻件中成为锻件的内部裂纹。
第二篇：铸件超声波探伤方法的分析与应用
内蒙古电力技术
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铸件超声波探伤方法的分析与应用
ＲｅｓｅａＴｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｏｎ
ＳｕＰｅｒｓｏｎｉｃ７Ｉｂｓｔｉｎｇｔｏ
Ｆｏ曜声Ｐｍ８
王立新，王英军，李子秋
（内蒙古电力科学研究院，内蒙古
呼和浩特
叭００２０）
【摘要］通过对铸造三通和阀门的探伤试验，总结出了铸件超声波探伤的一般要求和试验步骤。对
铸件超声波探伤的表面耦舍及信噪比提高等问题，
１铸造三通的超声波探伤试验
１．１探伤前的要求
探伤时表面耦合处理需要水玻璃作耦合剂，探头和试块为爬渡、聚焦和双晶系列专用探头及专用试块，其它要求与普通超声波探伤要求相同。探头主要性能指标要满足ＤＬ／Ｔ７１８—２０００《火力发电厂铸造三通、弯头超声波探伤方法》的有关要求。１．２基础数据测试
三通材质是ｚＧ２０ｃｒＭｏｖ，属低合金铸钢件，表面粗糙。三通材质的衰减系数及肩部曲率半径等测试数据见表１、表２（仪器型号：ＤＭＥ—Ｃ，精度：０．１ｍｍ）。三通金相组织为铁素体＋珠光体，珠光体已球
进行了试验分析，进一步简化了铸件超声波探伤的
检验程序，提高了工作效率。
［关键词】铸件；超声波探伤；试验
【中国分类号】７ｒＧｌ４２．１＋１【文献标识码］Ｂ
［文章编号】１００８—６２１８（２００３）０ｌ—００１３—０３火力发电厂的承压铸钢件，如高温高压主蒸汽管道的三通、弯头和阀门，汽缸、自动主汽门、调速汽
门等铸钢阀壳体（以下简称铸件），在长期运行过程
中，尤其是在高温高压的运行工况下，由于应力和腐蚀等因素的影响，在表面或内部产生裂纹。这可能是由于出厂前铸件内部有疏松、缩孔等缺陷，经过长期运行后发展成为贯穿性裂纹缺陷，导致铸件发生泄漏和爆破等事故，严重影响机组的安全、经济和稳定运行。
承压铸件一般都较厚，射线检验较困难，可用超
化，珠光体区域基本消失。晶粒度为１级，金相照片
见图１。三通部位示意见图２。
表ｌ铸造三通基础数据表
声波检验，尤其对裂纹缺陷的检验，具有灵敏度高、
方便、快捷、成本低等优点。所以对铸件产品，特别是对在役承压铸件的质量检验和评级、超声波探伤检验方法的应用尤为重要。由于铸件本身具有表面粗
糙、晶粒较大、几何形状复杂多样以及声衰减等特点，给超声波探伤带来～定困难，探伤工作比较复
杂，工作量也较大，所以一直没有被推广应用。
下面以包头一电厂５号炉集汽联箱出口与主蒸汽管道连接的铸造三通为例，对铸件超声波探伤方法进行试验研究。通过对内蒙古国华准格尔发电有限责任公司２号炉一级减温水阀门进行实际探伤检
厚度／蚴６３．３
测点厚度＾ｎｍ
８５９．６
６重Ｏ９５８
７
矾】
１０６５－３
６２５“６５４
６３．５１２６５０
６重４１３６９６
５争９１４６８５
１．３超声波探伤试验
铸造三通因其形状特征，超声波探伤分两部分进行。一部分是直管段的探伤，另一部分是肩部的探
伤。对直管段的探伤，探头分别从轴向和周向对其近
表面（３０ｍｍ以内）和中下部缺陷进行超声波探伤检
验，说明其应用价值。
【收稿日期］２００｝１０—２４
【｛乍者简介】王立新（１９７２一）．男，内蒙古人，毕业于华中科技大学，硕士学位，工程师．现从事金属无损检测工作。
万方数据
１４
内蒙古电力技术２００３年第２１卷第ｌ期
图１铸造三通金报闰
：炉前
甲佣
．轴线
圈２三通部位示意圈（数字位置为谢厚点】
验；对肩部的检验，探头分别从顺肩和骑肩两个方位对其近表面（３０ｍｍ以内）和中下部缺陷进行超声波探伤检验。
经实际测量，三通直管段外径满足探头耦合要
求。实测三通肩部曲率半径：顺肩曲率半径只ｎ为
１４８
ｍｍ，骑肩曲率半径尺６为１９６ｍｍ，比探头要求
曲率略大。实际探伤中通过不断添加粘度较大的耦合剂，并且适当提高２４ｄＢ灵敏度给予补偿。探伤程序分为初探和复探两步，初探主要是用纵波直探头对三通直管段（三通肩部初探用Ｆ一１２探头）底波
进行普查。在三通直管段耦合较好部位找出正常反射底波，然后对整个直管段进行扫查。若底波幅度较正常底波衰减１２ｄＢ以上，则可视为缺陷，用记号笔
标定位置，待复探时再对其定性和定量。
１．３．１探头的使用和扫描速度的调整
（１）三通直管段使用的探头：距表面３０ｍｍ以内裂纹等面型缺陷轴向探测以ｃ一６爬波探头为主，
周向探测以Ｃ一８爬波探头为主，其它缺陷探测，如
夹渣、气孔等以７ｒＲ—ｌ双晶探头为主；中下部内表面裂纹等面型缺陷探测以Ｆ一３和Ｆ一６聚集探头为主，其它缺陷以Ｆ一８探头为主。
（２）三通肩部使用的探头：距表面３０ｍｍ以内
裂纹等面型缺陷顺肩方位探测以Ｃ一９爬波探头为
主，周向探测以ｃ一１１爬波探头为主，其它缺陷探测以ＴＲ一１Ｍ双晶探头为主；中下部内表面裂纹等面
型缺陷探测以Ｆ一９和Ｆ—ｌＯ聚集探头为主，其它缺
陷以Ｆ—１２探头为主。
万
方数据（３）扫描速度的调整：聚集探头和双晶探头扫描速度的调整与常规超声波探伤扫描速度的调整类
同。爬波探伤时扫描速度的调整借助于常规纵波直
探头，先用直探头在ＣＳＫ一１Ａ试块侧面上调整，扫描
速度为ｌ：ｌ，然后换上一对爬渡探头，使两探头前沿
对齐，一个探头前面的晶片用于发射，另一个探头后
面的晶片用于接收，仪器荧光屏上出现直通渡后，调仪器“水平”和“微调”旋钮使直通波位于荧光屏２０
ｍｍ处，再使两探头前沿拉开４Ｊ０－一距离，调“水平”
和“微调”使直通波位于荧光屏４０ｍｍ处，此时扫描速度调整为１：１。实际调整时，因为直通波是以纵波为主兼有横渡的一种合成渡，所以用纵波直探头调
整扫描速度为１：１后，换上爬渡探头用直通波调整，
经试验证明：只需调整仪器“水平”，可大大缩短调整扫描速度的时间。
ｌ’３．２探伤灵敏度的确定
超声波探伤灵敏度的调整一般用对比试块进行。铸件的超声波探伤，也可以用对比试块调整灵敏
度，但要求对比试块的声学性质与被探铸钢件相同，
且对表面粗糙度进行补偿。如果对比试块与被探铸件材质不同，还要求进行材质补偿。试验铸造三通的
探伤灵敏度是利用三通铸件本身的反射底波进行调
整确定的，当然需要借助人工缺陷试块做出的距离波幅曲线（主要参考西安热工研究院试验绘制的定量曲线）。根据预探测缺陷波幅与底波（或直通波）的
分贝差调整探伤灵敏度。利用待检铸件本身进行探
伤灵敏度的调整，其优点是不用加各种补偿，这样可
避免铸件本身由于表面粗糙、材质衰减严重等因素对超声波探伤的影响。１．３．３缺陷的定性和定量
铸件中常见的缺陷是气孔、夹渣、夹砂、缩孔、疏松和裂纹等。铸件出厂前的检查是对表面裂纹等开
口缺陷的检测，而铸件超声波探伤主要是检验铸件内部缺陷。对在役承压铸钢件主要还是探测危险性
较大的裂纹。铸件超声波探伤缺陷的定性是根据缺
陷的回波动态特征、对铸造工艺和铸造缺陷等综合
知识进行确定。针对铸件的特征，并非对每一个圆形
缺陷都给予定量。实际探伤中是将超过某一波幅（对应一定当量大小，铸件一般为直径３ｍｍ以上），降
１２
ｄＢ数以上作为检出缺陷，然后根据检出缺陷大
小评定铸件质量。确定缺陷当量大小是用对比试块绘制的距离波幅曲线确定的。对裂纹等面型缺陷和
较大的体积型缺陷一般用半渡高度法定量，而对密
２００３年第２１卷第１期
内蒙古电力技术
１５
集缩孔（疏松）一般用底渡６ｄＢ法确定区域。
２探伤的应用
利用该超声波探伤方法对内蒙古国华准格尔发
电有限责任公司２号炉一级减温水管路上的４个阀门进行了检验，其检验过程及检验结果如下：２．１设备概况
阀门材质：ｓＡ一２１６；设计壁厚：３９ｍ；仪器：
１３３Ｄ超声波测厚仪。实侧阀门壁厚数据见表３所
示。
表３阍门壁厚测量数值
２．２阀门的超声波探伤
阀门的超声波探伤主要从以下几个方面进行：
用爬波探头Ｃ一６、Ｃ一８对阀门外表面及近表面进行
超声波探伤；用双晶探头ＴＲ一３、ＴＲ—ｌ对阀体内部及近表面进行超声波探伤；用１．５ＭＨｚ直径为２０
一直探头对阀体内部进行超声波探伤。
２．２．１
阀门外表面及近表面超声波探伤
根据１．３．１中所介绍的方法将扫描速度调整为
１：１，可发现长度≥１０ｍｍ、深度≥１ｍｍ的表面和近表面裂纹。经过检测，阀门的表面和近表面均未发现裂纹缺陷。
２．２．２阀门内部的超声波探伤
用直探头和ＴＲ系列探头及Ｆ聚焦系列探头对阀门内部的面积型缺陷（主要是裂纹）和体积型缺陷（疏松、缩孔、夹渣等）进行探伤检验。扫描速度的调整与１．３．１中所述相同。探伤灵敏度为可发现当量≥
３
ｍｍ的体积型缺陷和高度≥１ｍｍ，长度大于等于
焦柱直径的内部裂纹。
２．２．３阀门超声波探伤结果
对４个阀门进行超声波探伤的结果是ｌ号、２
号和４号阀门的内部发现了当量大小不等的体积型缺陷，３号阀门未发现任何缺陷。４个阀门表面和内部均未发现大予当量尺寸灵敏度以上的裂纹波，其中１号阀门阀体内部发现ｌ处体积型埋藏缺陷，当量大小为直径ｌＯｍｍ，距外表面１０ｍｍ深；２号阀门阀体内部发现ｌ处体积型埋藏缺陷，当量大小为
万
方数据直径８ｍｍ，距外表面８ｍｍ深；４号阀门阀体内部发现体积型缺陷４处，当量大小均为直径１０ｍｍ左
右，距外表面１０—１５ｍｍ深，４处缺陷距离最近为５ｍｍ．最远为９ｍｍ。鉴于４号阀门所发现的４处缺陷
已成密集分布，对其进行了打磨和补焊处理。打磨后
发现阀门内部体积型缺陷为疏松和夹渣，打磨深度达２５ｍｍ，打磨长度为１２０
ｍｍ。
３结论和建议
综上所述，‘对在役承压铸钢件的超声波探伤和质量评级，可以通过对粗糙的铸件表面进行适当地处理，尽量打磨仔细，必要处可涂一层水玻璃，以改
善和解决表面耦合问题。配以与铸件不同曲率部位相适应的信噪比较高的爬渡、双晶和聚集系列探头，以保证探伤质量和效果。在实际探伤中应用待检铸
件本身进行探伤灵敏度的调整，以保证探伤灵敏度。准确地对缺陷定性后，再根据不同性质缺陷采用适宜的缺陷尺寸定量方法，准确地探测出铸件内部存在的缺陷，从而保证在役承压铸件的质量和安全稳定运行。
铸件超声波探伤所涉及探头较多，探伤步骤复
杂，工作效率低，容易造成探伤检验工作人员过度疲
劳和厌烦情绪，影响检验工作效率和质量。实际探伤试验中，为提高工作效率，可用常规纵波直探头配合双晶探头对铸件进行初探，划定可疑部位再进行复探，可节省大量时间，提高工作效率。
［参考文献】
ｆ１】ＤＬ，ｒ７１８－２０００，火力发电厂铸造三通、弯头超声波探伤方法【ｓ】．
【２】ＧＢ７７２３一盯．铸钢件超声波探伤方法及质量评级【ｓ】．
【３】能源部西安热工研究所．热工技术手册电厂金属嗍．北
京：水利电力出版社．
【４］胡天明，超声探伤［明．武汉：武汉测绘科技大学出版社，
１９９４．
【５］中国机械工程学会无损检测学会．超声波探伤聊］．北京：机械工业出版社，１９８９．
［６］贺潜源．爬波及其应用Ｕ】．无损检测．１９８８，（２）．
同张存富．铸钢件超声波探伤灵敏度朴偿Ⅱ】．无损检测，１９８６，
（８）．
编辑：王金丽
铸件超声波探伤方法的分析与应用
作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：王立新， 王英军， 李子秋内蒙古电力科学研究院,内蒙古,呼和浩特,010020内蒙古电力技术INNER MONGOLIA ELECTRIC POWER2003,21(1)
参考文献(7条)
1.DL/T718-2000.火力发电厂铸造三通、弯头超声波探伤方法 2001
2.GB7723-1987.固定式电子衡 1988
3.能源部西安热工研究所 热工技术手册
4.胡天明 超声探伤 1994
5.中国机械工程学会无损检测学会 超声波探伤 1989
6.贺潜源 爬波及其应用 1988(02)
7.张存富 铸钢件超声波探伤灵敏度补偿 1986(08)
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