1、钢板超声波探伤专题钢板超声波探伤专题1无损探伤无损探伤概念：无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。超声波探伤X光射线探伤磁粉探伤渗透探伤涡流探伤射线探伤萤光探伤着色探伤等分类目的改进制造工艺降低制造成本提高产品的可能性保证设备的安全运行2渗透检测(Penetrate Testing，简称PT)通过彩色(红色)或荧光渗透剂在毛细管作用下渗透表面开口的缺陷，然后再被白色的显像剂吸收而显示红色(或在紫外线灯的照射下显示黄绿色)缺陷痕迹，这种方法称为渗透检测。普通连铸坯表面要求不得有目视可见的夹杂、重叠、翻皮、结疤，深度大于3 mm 的划痕
2、、气孔压痕、及深度大于2mm的裂纹等缺陷。南钢中厚板卷厂连铸坯质量控制中经常使用渗透检测。检测时，应先进行连铸坯表面预处理，保证被检物表面光滑、干燥、干净。在表面按同一方向喷涂渗透剂、显像剂，待10min左右便能直观地看出被检测铸坯的表面形成红色条状、片状显示，即为表面裂纹的形态、位置及扩散方向。无损探伤无损探伤3磁粉检测(Magnetic Testing，简称MT)通过对被检工件施加磁场使其磁化(整体磁化或局部磁化)，在工件的表面和近表面缺陷处将有磁力线逸出工件表面而形成漏磁场，有磁极的存在就能吸附施加在工件表面上的磁粉形成聚集磁痕，从而显示出缺陷的存在。磁粉检测在中厚板材检测中经常与超声波
3、检测共同使用，磁粉探伤在做钢结构表面检验时最为方便、直观，对于评判出钢板内部缺陷的性质及缺陷延伸趋向很准确。无损探伤无损探伤4涡流检测(Eddy Current Testing，简称ET)通过电磁感应在金属材料表面附近产生涡电流，如果金属材料中存在裂纹将改变涡流的大小及其分布，分析这些变化可检测出铁磁性和非铁磁性导电材料中的缺陷。中厚板卷厂涡流探伤主要是检测轧辊的质量，在实际检测过程中常采用涡流探伤、超声波探伤联合检测，检测轧辊近表面和内部的缺陷，保证轧辊修磨后表面无微裂纹，避免在使用中出现问题。无损探伤无损探伤5超声波检测(Ultrasonic Testing，简称UT)通过超声探头发射超声
4、波，经过耦合剂入射到工件中传播，遇到缺陷反射回来，反射回波被超声换能器所接受。根据反射回波在仪器显示屏上的位置及波幅的高低判断缺陷的大小和位置。南钢中厚板卷厂2005年引进了德国NDT公司第一代全自动探伤设备，2008年根据探伤产量的增加进行探伤设备的升级，又引进了该企业的第二代探伤设备，升级后探头数量由原来的23个增加到70个，单板探伤时间由原来的5 min降低到1.5 min。无损探伤无损探伤6超声波探伤超声波探伤基本原理基本原理超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到
5、缺陷与零件底面时就分别发生反射波来，在萤光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。7优点：比X射线探伤具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高，对人体无害等优点；缺点：对工作表面要求平滑、要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对缺陷没有直观性；超声波探 伤适合于厚度较大的零件检验。超声波探伤超声波探伤8主要特性主要特性1、超声波在介质中传播时，在不同质界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时，则超声波在缺陷上反射回来，探伤仪可将反射波显示出来；如缺陷的尺寸甚至小于波长时，声波将绕过射线而不能反射；2、波声的方向性好，频率越高，方向性越好
6、，以很窄的波束向介质中辐射，易于确定缺陷的位置。3、超声波的传播能量大，如频率为1MHZ的超生波所传播的能量，相当于振幅相同而频率为1000HZ声波的100万倍。超声波探伤超声波探伤9缺陷分类超声波探伤超声波探伤长度小于10mm的缺陷；一般不测长，小于10mm的缺陷按5mm计。点状缺陷线状缺陷长度大于10mm的缺陷面状缺陷长度大于10mm，高度大于3mm的缺陷10扫查范围 超声波自动探伤设备可以对板材进行100%扫查。设备采用双排支架互补的模式确保全覆盖式探伤。探头和钢板之间的水膜间隙为0.250.35mm，设备能根据不同板厚进行补偿增益，探伤不同厚度钢板时不需要调节任何硬件。探头下落到与钢板
7、接触的时间仅为0.2 S，板边100 mm 范围增加边探重复检测，确保整个板面进行全部检测。超声波探伤超声波探伤11检测精度 探头最小分辨缺陷的能力为2 mm平底孔。为确保探伤系统的稳定性，确保缺陷不会被漏检，每班次探伤前都要通过人工缺陷测试板，缺陷测试板伤被制成25 mm平底孔、条状平底槽。通过人工测试板的效果达到规范要求方可进行钢板探伤。工艺要求2mm 平底孔70%以上被发现，3 mm 平底孔95%被发现，5 mm平底孔100%检测。超声波探伤超声波探伤12缺陷评判 钢板经过自动化探伤设备检测时，探头发现可疑缺陷将进行自动监控。缺陷的波幅达到限定值时则被做可疑进行缺陷记录成缺陷链，系统将记
8、录的缺陷链长度、宽度进行累加，对缺陷进行定量分析。根据系统中标准的不同将累加值以不同的缺陷颜色。最终准确标记钢板缺陷产生的位置、大小、深度，以二维视图形式进行显示，并自动给出判定结果。操作人员也可根据缺陷自动评估系统(AES)对缺陷的判定结果，进行钢板的人工级别评定。超声波探伤超声波探伤13探头盲区 中厚板卷厂超声设备探伤盲区为上表面1.2mm、下表面1.5 mm。为确保板材的内部质量，探头采用的是低盲区、高分辨率的1T3R双晶探头，检测20 mm 厚度的钢板试块时的A 扫描图如图7所示。当界面波与底波之间的增益值大于30dB时，设备和探头的组合分辨力可以确保缺陷不会被漏检，即探头校准数值为3
9、0 dB增量。超声波探伤超声波探伤14不同探伤标准对比不同探伤标准对比标准号级别判定内容不允许存在的单个缺陷的指示长度/mm不允许存在的单个缺陷的指示面积/cm在任一1m1m检验面积内不允许存在的缺陷面积百分比/%以下单个缺陷指示面积不记/cm其 它GB/T 2970-2004802539在钢板周边50mm（板厚大于100mm时，取板厚的一半）可检验区域内及坡口预定线两侧各25mm内，单个缺陷的指示长度不得大于或等于50mm。100505151201001025150100102515不同探伤标准对比不同探伤标准对比标准号级别判定内容与GB/T 2970-2004相比不允许存在的单个缺陷的指示
10、长度/mm不允许存在的单个缺陷的指示面积/cm在任一1m1m检验面积内不允许存在的缺陷面积百分比/%以下单个缺陷指示面积不记/cm其 它JB/T 4730-2005802539 在坡口预定线两侧各50mm（板厚大于100mm时，取板厚的一半）内，单个缺陷的指示长度不得大于或等于50mm时，应评为级。与级相同10050515与级相同1201001025与级相同1501001025与级相同超过者在检测过程中，检测人员如确认钢板中有白点、裂纹等危害性缺陷存在时，应评为级。16不同探伤标准对比不同探伤标准对比标准号级别判定内容与GB/T 2970-2004相比ASTM A435/A435M-90任何引
11、起背面反射消失的不连续显示信号区域，只要它不能被一个直径为3英寸（75mm）或半板厚（取其大者）的圆包容，则按拒收处理。介于级与级之间。17不同探伤标准对比不同探伤标准对比标准号级别判定内容与GB/T 2970-2004相比ASTM A578/A578M-96A A在任何区域，一个或多个不连续缺陷造成底波连续的完全消失，并且在同一平面内无法包括在直径3英寸（75mm）或者1/2钢板厚的圆内（取大者），则做拒收处理。介于介于级与级与级之间。级之间。B BB.1 在任何区域，一个或多个不连续缺陷造成底波连续的完全消失，并且在同一平面内无法包括在直径3英寸（75mm）或者1/2钢板厚的圆内（取大者）
12、，则做拒收处理。介于介于级与级与级之间。级之间。另外，小于B.1中描述的两个或多个不连续缺陷也应做拒收处理,除非间距少于或等于较大不连续的最大尺寸,或者他们可以一起包括在B.1描述的圆中。C C在任何区域，一个或多个不连续缺陷造成底波连续的完全消失，并且在同一平面内无法包括在直径1英寸（25mm）的圆内，则做拒收处理。相当于相当于 级。级。18不同探伤标准对比不同探伤标准对比标准号级别不允许存在的单个不连续的面积/cm允许的不连续量与GB/T 2970-2004相比允许的面积/cm不连续的最大密度EN 10160 1999钢板本体S0 5010S50每平方米20个 相当于级。S1 101S10
13、每平方米15个 较级严格。S2 10.5S1每平方米10个 较级严格。S3 0.50.2S0.5 每平方米10个 较级严格。允许的最小不连续尺寸Lmin mm允许的单个不连续区域尺寸每米允许的小于最大面积且大于最小长度的不连续数量最大尺寸 Lmax mm最大面积Smax cm钢板边部E050100206较规定宽松E12550105与规定相同E2204054比规定严格E3153013比规定严格E410200.52比规定严格19钢板探伤合格率影响因素钢板探伤合格率影响因素 探伤合格与否，可以说99%与炼钢有关，此处的炼钢是指广义的炼钢，包括转炉（电炉）吹炼、精炼、连铸等工艺。当然，也不是说与轧钢工
14、艺没有一点关系，轧制工艺选择得当时，可以弥补炼钢带来的一些先天性缺陷。探伤合格率高低意味着一个企业的生产技术水准以及工艺技术的稳定性。探伤常见缺陷通常概述为缩孔缺陷点状密集缺陷，长条缺陷，造成上述缺陷是钢板中存在的夹杂物、偏析和疏松及浇注工艺不稳定等原因。20钢板探伤合格率影响因素钢板探伤合格率影响因素夹杂物夹杂物非金属夹杂物 一是脱氧过程的产物及浇注和凝固过程中进行理化反应的产物，因未能及时上浮排除而滞留在钢中；钢水中各元素与氧、硫、氮的反应产物。这是钢中夹杂物主要来源，又称内在夹杂。一般颗粒比较细小，在钢中分布也比较均匀；二是由于在冶炼出钢浇注过程中耐材炉渣等及二次氧化产物滞留在钢中造成的
15、。在钢的轧制过程中沿轧制方向被碾碎，变成点状缺陷弥散于钢板中。未被碾碎的，在钢中变成块状(团状)缺陷。金属夹杂物 由于钢包中的残钢、钢瘤落在模中或其它合金偶然进入钢中造成的，探伤表现为点密缺陷。21连铸坯夹杂物形貌图中间包夹杂物形貌图入LF时钢中夹杂物形貌图出VD时夹杂物形貌图22连铸坯中大颗粒夹杂容易造成产品缺陷连铸坯中大颗粒夹杂容易造成产品缺陷钢板探伤合格率影响因素钢板探伤合格率影响因素23 南钢头、尾坯轧制探伤钢板，探伤不合格率分别为16.15、27.97；而正常坯料的探伤不合格率为4.14，所以头尾坯对钢板探伤合格的影响很大。钢板探伤合格率影响因素钢板探伤合格率影响因素24 上图为南钢
16、使用头坯轧制不同厚度探伤板的不合格比例图，由图中可以看出，头坯轧制钢板厚度对探伤影响大，并随钢板厚度增加而探伤不合格率增大；15mm以下探伤合格率基本正常。钢板探伤合格率影响因素钢板探伤合格率影响因素25 上图为南钢使用尾坯轧制不同厚度探伤板的不合格比例图，由图中可以看出，尾坯轧制钢板厚度对探伤影响大，并随钢板厚度增加而探伤不合格率增大；15mm以下探伤不合格率也很高。钢板探伤合格率影响因素钢板探伤合格率影响因素26中心偏析中心偏析 钢坯凝固过程中，某些化学成分不均析出现象。由于凝固过程中熔点高的先在钢液中凝固出来熔点低的物质则随温度下降而后凝固析出。偏析分为由密集暗色小点形成的方框形偏析或较
17、分散的微微凹陷的大灰斑点 点状偏析，轧制后探伤分别表现为长条缺陷和点密缺陷钢板探伤合格率影响因素钢板探伤合格率影响因素27 由图可知，中心偏析15级及以上偏析探伤不合格率高，对探伤影响大；中心偏析与探伤不合格率对应关系钢板探伤合格率影响因素钢板探伤合格率影响因素28中心疏松中心疏松 一般而言钢坯内部存在着分散的孔隙。它是因为钢液在凝固过程中钢水中的气体和夹杂物随温度降低，气体溶解度降低而逐步上浮逸出但是有部分气体来不及逸出留在钢坯内部成为疏松，根据疏松存在的部位，可分为晶间疏松和中心疏松。如果轧制压缩比小，在轧制过程中难以焊合，钢板探伤表现为点密缺陷和沿轧制方向的长条缺陷。当压缩比足够大时，这
18、类缺陷可以在轧制过程中焊合，得以弥补，从而使得探伤合格。插入一铸坯疏松照片钢板探伤合格率影响因素钢板探伤合格率影响因素29中心疏松与探伤不合格率对应关系 中心疏松级别增加，探伤不合格率增大，中心疏松2.0级探伤不合格率达到72.97，对探伤影响很大；钢板探伤合格率影响因素钢板探伤合格率影响因素30 钢液凝固过张中形成的缺陷不是孤的而是紧密相联的，疏松、偏析、气体、夹杂物等缺陷总是相伴而生的，这些缺陷在热酸浸低倍样上的宏观表现主要为偏析和疏松。在钢坯的柱状品与中心等轴晶交界处，是钢坯凝固时的最薄弱环节，更是以 缺陷集中聚集的部位，取样分析结果也证明，该部位 正好与探伤缺陷严重的位 相对应(板厚及板宽的1/21/3处)。钢板探伤合格率影响因素钢板探伤合格率影响因素31真空处理与探伤不合格率对应关系 由图可知，随着钢板轧制厚度的增加，不真空处理对探伤不合格率的影响越大。钢板探伤合格率影响因素钢板探伤合格率影响因素32 影响钢板探伤合格率的因素是多方面的，加强钢水精炼夹杂物控制，保证钢水钙处理效果，真空路线的调整，连铸工艺、设备参数的优化、标准化作业，是提高钢板探伤合格率的重要方法。但是，优化头、尾坯轧制厚度、轧制工序的优化、轧制厚度的管理也是提高钢板探伤合格率必不可少的措施。结束语结束语33谢谢！34
