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鋁合金產品如何選擇超聲檢測方法?相關檢測設備應具備什么功能?_拜恩檢測-專業第三方檢測機構

發表時間:2022-01-17   來源:

 

超聲檢測是鋁合金產品進行無損缺陷分析的重要手段之一。近些年來鋁合金產品的品種逐漸增多,規格也有了明顯擴增提升,尤其是航空航天,高鐵運輸等行業的發展,對其質量都提出了較高的要求。江西某鋁業公司是國內重點鋁加工產品的企業,主要從事鋁、鎂合金管、棒、型、線、帶、鍛件、板材、箔材等產品生產及新合金的產品研制開發。由于涉及到新品質量檢測,該公司負責人找到我們想委托我們制定一份針對各種鋁合金產品的超聲檢測方案。

鋁合金鑄錠

 

一、需求背景

目前,有關鋁合金產品的超聲波檢驗方法,主要依據國標GB/T 6519-2013 《       變形鋁、鎂合金產品超聲波檢驗方法》,此外還有兩項行業標準YS/T 1188-2017 變形鋁合金鑄錠超聲檢測方法》、YS/T 874-2013 《水浸變形鋁合金圓鑄錠超聲波檢驗方法》可供參考。但是這些標準主要針對變形鋁合金的超聲檢驗。

 

變形鋁合金在制造過程中產品內部結構(或組織、晶粒)都會產生 “形變”因此而得名,但是類似鋁合金鑄錠產品(如實心圓鑄錠、空心錠,方錠、扁錠等)的超聲檢測沒有具體規定,這些產品由于在制造過程中,金屬由于是自然流動—固化,組織晶粒以“球體”狀呈現,所以組織沒有發生任何形變,因此不屬于“變形鋁合金”的范疇。因此,我們需要根據鋁合金產品的具體情況來選擇超聲檢測方法及適合的設備。

 

二、需求分析

針對鋁合金鑄件的超聲探傷的空白問題,我們分析如下:鑄件產品晶粒相對變形加工后(鍛件、加壓件、軋制件等)產品的晶粒要粗大(組織致密性差),通過我們的大量試驗案例證明,雖然鋁合金鑄件的晶粒(組織致密性)與變形加工后的產品有所差別,但差別很小。我們在對2024合金、7050合金、5083合金扁定和圓錠進行了接觸法和水浸自動化檢測試驗后,檢測的結果基本一致,在“良好”狀態下的鑄件基體,組織致密性也很好,與鍛件、棒6材、管材、型材等沒有明顯的差別。所以,我們得出在相同(頻率、檢測靈敏度等)條件的情況下,鋁合金鑄件的超聲波信噪比與變形產品基本一致, 所以檢測方法具體可根據鋁合金的形態進行選擇。

 

三、檢測方法選擇方案

鋁合金超聲檢測方法主要分為縱波檢測法和橫波檢測法??v波檢測適用于檢測缺陷大截面與檢測面平行的工件,橫波檢測適用于檢測缺陷大截面與檢測面垂直的工件。具體選擇參考如下:

1.對于板材應采用縱波對被檢樣品進行檢測,縱波檢測可采用接觸法或液浸法,優先采用液浸法。

2.對于鍛件、擠壓棒材、鑄態扁錠、鑄態圓鑄錠,應采用縱波檢測,輔助橫波檢測。對直徑小于40毫米擠壓棒材,宜采用液浸法進行檢測。

3.對于空心錠、擠壓厚壁管,應采用橫波檢測,輔助縱波檢測。

 

四、檢測設備功能選擇方案

超聲檢測設備主要分為A型脈沖反射式超聲檢測儀、相控陣超聲檢測儀、自動化檢測圓棒超聲檢測儀三種。

1.A型脈沖反射式超聲檢測儀的測試探頭直徑一般不大于14mm,儀器在規定的檢測頻率和所要求的靈敏度下具有對接收反射脈沖進行穩定的線性放大能力,超聲檢測儀的最低使用性能應該滿足下表:

性能要求表

2.相控陣超聲檢測儀主要可以用來檢測鋁合金板材的缺陷,具體功能要求主要如下:

a、超聲電子平臺板卡和相控板卡應提供全數字化系統,支持32-128通道相控陣;

b、超聲系統通過電腦進行操作,軟件為校準和檢測提供相應的功能;

c、掃描數據提供A顯波形、C掃描圖,閘門宜按如下方法設置:第一個閘門用于界面跟蹤和耦合監控,第二個閘門用于缺陷檢測,第三個閘門用于監視底波波幅和聲程;

d、相控陣超聲檢測儀的通道數應滿足板材深度區域內所使用的探頭需要,宜具備32-128個發射通道和32-128個接收通道;

e、相控陣超聲檢測儀應具備動態深度聚焦功能,該功能應集成在相控陣操作軟件中,該功能與超聲相控陣探頭配合使用可保證在整個板材檢測深度范圍內的聲束寬度大致相同;

f、相控陣超聲檢測儀應具備TCG功能;

g、動態深度聚焦發射時聚焦位置,應于被檢試樣的近場區內。

 

3.自動化檢測圓棒超聲檢測儀主要用來檢測鋁合金擠壓圓棒、圓鑄錠、圓空心錠等產品的缺陷, 儀器應具備如下功能:

a、超聲水浸法使用的儀器對于大規格的圓棒需要具備大的發射功率(電壓),多通道儀器檢測的重復頻率應大于10KHz~20KHz,且可以連續可調;

b、儀器至少具備3個閘門,且有界面跟蹤和底波衰減監控功能;

c、儀器應具備曲線報警或補償功能;

d、超聲儀器應具備缺陷位置(埋深、長度)記錄和顯示尺寸功能;

e、在條件允許的情況下,應優先使用具備DAC/TCG曲線功能的多通道-數字型超聲檢測儀。

五、檢測條件要求方案

 

1.超聲檢測人員

應超聲檢測人員要求必須只能從事與本人獲得的資格證書中產品門類、技術等級相應的工作。

 

2.檢測環境

超聲檢測場所不應有強磁、震動、高頻、高溫、潮濕、灰塵、腐蝕性氣體、電源波動和機械噪聲等對人員或設備有害或影響正常操作的因素存在。

 

3.檢測時機

超聲檢測應在工件最終熱處理之后、包裝前進行。需要機械加工成工件時,超聲檢測應在加工前進行。

 

4.靈敏度標準化調校

接觸法檢測,在檢測開始、連續工作2小時以上及檢測工作完成后,應進行靈敏度校驗。自動化檢測,在檢測開始及連續工作4小時以上,應進行靈敏度校驗,校驗點不小于三點。

 

5.信噪比

在一定檢測條件下,信噪比應>6dB;如果信噪比≤6dB,則說明該檢測條件不適合此工件。

 

6.掃查速度

為保證有效觀察到缺陷回波顯示,手動掃查速度應≤254mm/s。對于水浸-自動化檢測,在保證自動跟蹤系統對被檢工件彎曲等原因引起的(界面波、底波等)波形在熒光屏上大范圍(左右)移動可有效跟蹤、保證檢測可靠性的前提下,可適當提高掃查速度。

 

7.探頭調校

a、相控陣探頭應符合,線陣列探頭中心頻率一般為7.5-15MHz,陣元數宜為128。

b、應依據相控陣探頭的被動孔徑尺寸來確定虛擬探頭的主動孔徑尺寸即陣元數量。

c、相控陣虛擬探頭主動孔徑與被動孔徑比比宜接近1。

d、陣元相對靈敏度范圍:陣元間靈敏度最大差值不大于6dB。

e、虛擬探頭中,每相鄰10個或更多個陣元中壞陣元個數應不大于1,不足10個陣元的探頭,應沒有壞晶片.陣元間靈敏度最大差值大于等于12dB定義為壞死點。

f、相控陣虛擬探頭應具有一定的聲束一致性,同一深度的人工反射體回波幅度的平均值偏差應小于最大振幅的10%。

g、每種探頭應建立和記錄距離波幅曲線,應選擇一組埋深不同的、根據驗收等級確定的平底孔縱波標準試塊,獲得的一組距離波幅曲線。當檢測使用這種探頭時,若對比試塊得到的波幅與原曲線相差10%,則應對此探頭的性能重新評定.應不超過90天間隔期對距離波幅曲線所有埋深平底孔對比試塊全面校驗;檢測過程中的曲線校對應在不同的方法中具體規定。

h、在規定的標準試塊上測試橫波探頭距離-波幅曲線,用橫波標準試塊測埋深不同短橫孔波高,記錄測試參數,畫出距離-波幅曲線。

 

8.被檢工件

工件溫度被檢工件溫度應在22℃±15℃范圍內。表面狀態被檢工件表面應光潔、平整,不允許有氧化皮、折疊、金屬粘敷、油污等雜物存在,不同驗收等級的表面粗糙度應符合下表。

粗糙度要求表

超聲檢測

 

六、檢測方案及反饋

目前,有關鋁合金產品超聲檢測的國外相應標準 ASTM B594-2019 《航空用變形鋁合金產品超聲波檢測方法》、ASTM E127《鋁合金超聲波文件參考試塊制作和檢測方法》)、 ASTM E317《不使用電子測量儀的反射式超聲波脈沖探傷儀和系統性能特性評估的文件方法》、AMS-STD-2154 《變形金屬超聲探傷方法》均已更新換版。該檢測方案對相關人員、樣品、環境、檢驗參數設定、檢測工藝、輔機裝備、 探頭等方面都提出了明確要求,并且針對產品的形態怎么選擇檢測方法,相關檢測設備應該具備哪些功能都做了明確說明,對于鋁合金生產廠商來說極具參考價值,該鋁業公司對該方案也表示了認同。

 

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