NDT專欄 | 超聲波在鑄件中的應用特點及相關標準解析

鑄件是將金屬或合金熔化后注入鑄模中冷卻凝固而成的。

一、鑄件類別

按材質的不同，分為鑄鋼件、鑄鐵件、鑄銅件、鑄鋁件、鑄鎂件、鑄鋅件、鑄鈦件等。每類鑄件又可按其化學成分或金相組織進一步分成不同的種類。如鑄鐵件可分為灰鑄鐵件、球墨鑄鐵件、蠕墨鑄鐵件、可鍛鑄鐵件、合金鑄鐵件等。

按鑄型成型方法的不同，可以把鑄件分為普通砂型鑄件、金屬型鑄件、壓鑄件、離心鑄件、連續澆注件、熔模鑄件、陶瓷型鑄件、電渣重熔鑄件、雙金屬鑄件等。其中以普通砂型鑄件應用最多，約占全部鑄件產量的80%。而鋁、鎂、鋅等有色金屬鑄件，多是壓鑄件。

二、鑄件特點

1. 組織不均勻，晶粒較粗大；
2. 組織不致密，容易產生疏松；
3. 表面粗糙，形狀復雜；
4. 缺陷方向性不強。

三、鑄件常見缺陷

縮孔、疏松、氣孔、冷隔、裂紋、浮渣、夾雜物

裂紋	氣孔		冷隔
縮孔		疏松

四、超聲檢測特點

1. 衰減嚴重，穿透性較差
2. 雜波較多，干擾缺陷波判斷
3. 對形狀復雜的工件，可能會存在檢測盲區
4. 質量要求較低

五、超聲檢測工藝

1. 選擇合適的探頭，大晶片，低頻率，增加穿透力和信噪比，以直探頭為主，必要時輔以斜探頭和雙晶直探頭
2. 采用平底孔試塊做DAC曲線，或者使用DGS技術
3. 鑄件表面較粗糙，選用粘度較大的耦合劑，耦合效果更好
4. 形狀結構復雜工件，需增加斜探頭對直探頭檢測盲區進行補充檢測

六、鑄件超聲波檢測常用標準

美標體系：
ASTM A609《碳鋼、低合金鋼和馬氏體不銹鋼鑄件超聲波檢驗操作規程》

歐標體系：
EN 12680-1《普通鋼鑄件超聲波檢測》
EN 12680-2《高應力鋼鑄件超聲波檢測》
EN 12680-3《球墨鑄鐵件超聲波檢測》

澳標體系：
AS 2574《鋼鑄件超聲波檢測》

國標體系：
GB/T7233.1《一般用途鑄鋼件超聲波檢測》
GB/T7233.2《高承壓鑄鋼件超聲波檢測》

ASTM A609《碳鋼、低合金鋼和馬氏體不銹鋼鑄件超聲波檢驗操作規程》

檢測對象：碳鋼、低合金鋼和馬氏體不銹鋼鑄件，分程序 A和程序 B兩種檢測方法
人員要求：SNT-TC-1A認證人員或其他合同雙方認可的認證體系
設備要求：直探頭0.5-5MHz，有效直徑13mm-25mm，噪聲信號不超過25%DAC，對于≤25mm厚度的工件，雙晶直探頭5MHz，13x25mm，晶片角度12°。斜探頭只有在購買方合同特別提出時使用，按照標準補充規定執行。
參考試塊：材質聲學特性相似，單晶直探頭6.4mm平底孔試塊，雙晶直探頭2.4mm平底孔試塊。
靈敏度設置：直探頭Φ6.4平底孔DAC，雙晶直探頭Φ2.4平底孔DAC
驗收評定：超過100%DAC的缺陷信號，或由缺陷引起的底波降低75%以上

 

EN 12680-1《普通鋼鑄件超聲波檢測》

檢測對象：厚度不大于600mm的鐵素體鋼鑄件，當厚度大于600mm時，需制定特殊檢測程序和驗收標準，不能用于奧氏體不銹鋼。
人員要求：EN ISO 9712認證人員
設備要求：探頭頻率1-5MHz，斜探頭角度35°-70°，無晶片尺寸要求。
參考試塊：平底孔或橫孔試塊，工件本體
掃查要求：使用單晶直探頭從工件相對的兩側進行掃查，結構原因只能從一側掃查時，需要增加近表面掃查。對厚度≤50mm工件，只用一個雙晶直探頭就可以。
對以下區域增加斜探頭掃查：
重要區域，如內圓角，變截面，冷鐵區域
焊補區域
準備焊接區
涉及鑄鋼件重要性能的特殊外層區域

靈敏度設置：
平底孔DAC，橫孔DAC，工件本體DGS
平底孔徑按照下表進行設置

橫孔DAC使用有嚴格限制，需滿足3個條件：1. 單晶直探頭；2. 五倍近場區之外；3. 孔徑大于2倍波長。

驗收標準：共有5個級別，級別1-5要求依次降低。

當確定了以上信息，再根據缺陷當量大小，壁厚方向的尺寸，缺陷長度，缺陷單個面積，缺陷總面積，評定區域大小等對缺陷進行綜合評定。

SGS定制化解決方案：超聲波檢測