鉭鈮鈹加工材中的無(wú)損檢測技術(shù)及其應用超聲波的論文
摘要：無(wú)損檢測技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)NDT）在我廠(chǎng)鉭鈮鈹加工材中有著(zhù)廣泛的應用和廣闊的前景。NDT不僅用來(lái)對鉭鈮鈹加工材進(jìn)行質(zhì)量監測，而且可以對材料的缺陷產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，為工藝的改進(jìn)提供可靠的依據。本文從我們廠(chǎng)應用的角度對超聲波探傷法、著(zhù)色滲透探傷法、超聲波測厚、滲漏試驗等技術(shù)的原理、應用現狀、局限性和發(fā)展前景作了簡(jiǎn)單的介紹。
關(guān)鍵詞：鉭鈮鈹加工材,超聲波探傷,著(zhù)色滲透探傷,超聲波測厚,滲漏試驗
1.前言
鉭鈮鈹及其合金材料現已被廣泛應用在航空、航天、醫療、石油、化工等行業(yè)。隨著(zhù)應用領(lǐng)域的不斷擴大，對產(chǎn)品的檢測要求越來(lái)越高，要穩固占領(lǐng)市場(chǎng)，就要有質(zhì)量穩定的產(chǎn)品，同時(shí)要為用戶(hù)提供各種無(wú)損檢測報告。國內外用戶(hù)已明確提出對訂購的鉭、鈮、鈹加工材進(jìn)行無(wú)損檢測。其中超聲波探傷是無(wú)損檢測的一種重要方法，其次還有著(zhù)色滲透探傷法，超聲波測厚法，耐壓水壓檢測法等。無(wú)損檢測是始終與材料質(zhì)量、安全聯(lián)系在一起的一門(mén)極其重要的應用技術(shù)，對其質(zhì)量控制和安全使用起著(zhù)舉足輕重的作用。我分廠(chǎng)鉭鈮鈹及其合金管、棒、板材品種多、規格雜，采用各種無(wú)損檢測方法可以檢測材料內部或外部的缺陷，為提高信譽(yù)度、穩定生產(chǎn)工藝、控制中間轉料、出廠(chǎng)產(chǎn)品質(zhì)量提供依據。
2各種無(wú)損檢測方法原理及應用
2.1超聲波探傷原理及應用
探傷儀按缺陷顯示方式分類(lèi)分為：A型、B型、C型、三種顯示，我廠(chǎng)采用的均為A型，A型顯示是一種波形顯示，探傷儀熒光屏的橫坐標代表聲波的傳播時(shí)間（或距離），縱坐標代表反射波的幅度。由反射波的位置可以確定缺陷位置，由反射波的幅度可以估算缺陷大小。原理如圖1：
超聲波檢測儀工作原理：同步電路產(chǎn)生周期性的同步脈沖信號。一方面它觸發(fā)發(fā)射電路（或經(jīng)觸發(fā)延遲在時(shí)間上做適當延遲后觸發(fā)發(fā)射電路）產(chǎn)生一個(gè)持續時(shí)間極端的電脈沖加到探頭內的壓電換能器上，激勵品片產(chǎn)生脈沖超聲波。另一方面，同步脈沖經(jīng)過(guò)掃描延遲，在時(shí)間上適當延遲后控制掃描發(fā)生器產(chǎn)生線(xiàn)性較好的鋸齒波，經(jīng)過(guò)軸放大器放大后加到示波管Y軸偏轉板上，使光點(diǎn)從左到右隨時(shí)間做線(xiàn)性地移動(dòng)。超聲波透過(guò)偶合劑射入試件。在試件內部傳播的超聲波遇到界面或缺陷時(shí)即產(chǎn)生反射，這種超聲回波已停止激振的原探頭接收，轉變成電脈沖輸入高頻放大器。經(jīng)檢波電路再由祝頻放大器進(jìn)一步放大后加到示波管的Y軸偏轉板上，這是光點(diǎn)不僅在水平線(xiàn)上按時(shí)間作線(xiàn)性移動(dòng)而且還要受Y軸偏轉板上電壓的影響做垂直運動(dòng)，從而在掃描線(xiàn)上就出現波形。根據反射回波在掃描線(xiàn)上的位置可確定試件中界面或缺陷與換能器間的距離，熒光屏上顯示的波高一般與換能器接收到的超聲波聲壓成正比，故可據以評定反射回波的聲壓大小。
1－時(shí)基電路2－掃描延遲3－掃描發(fā)生器4－X軸放大5－接收電路6－高頻放大及衰減器7－檢測電路8－視頻放大器9－同步電路10－發(fā)射電路11－示波管12－示波管熒光屏13－換能器14－試件
在我們廠(chǎng)超聲波探傷法應用幾乎涉及了鉭、鈮、鈹及其合金的管、棒、板材，貫穿了整個(gè)工藝流程，超聲波探傷可以檢測出料中的氣孔、夾渣、裂紋及組織的不連續。我們廠(chǎng)從原料鑄錠的領(lǐng)取到成品發(fā)貨均需要超聲波檢測。鉭鈮鑄錠在電弧熔煉過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生封頂縮尾缺陷，如果鋸切不干凈，那么在以后壓力加工中將越裂越大，導致整節鑄錠的報廢，超聲波可發(fā)現封頂縮尾缺陷，可以及時(shí)切除。鉭、鈮及其合金棒材在加工過(guò)程中，由于前期很多是鍛造的，會(huì )出現裂，用超聲波探傷可以檢測出來(lái)，并且可以分析裂的產(chǎn)生原因及狀態(tài)，根據實(shí)際情況，判斷物料是切除還是改做它用。鉭、鈮及其合金管材也是我們的主要產(chǎn)品，它們主要應用于化工防腐行業(yè)，對超聲波探傷這方面要求也比較嚴格，我們用超聲波自動(dòng)水浸探傷可以大批量的對管材進(jìn)行內壁和外壁的掃查，可以迅速檢測出內壁和外壁的凹坑、夾渣、溝槽、裂紋等等缺陷，并自動(dòng)剔除。海藍公司是我們鈹銅的最大客戶(hù)，曾經(jīng)因為產(chǎn)品的內部缺陷而退貨，現在我們在超聲波檢驗鈹銅管棒的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，海藍、7103廠(chǎng)、西安煤院等客戶(hù)對我們的超聲波技術(shù)也比較認可。
2.2著(zhù)色滲透探傷法原理及應用
著(zhù)色滲透探傷法是在測試材料表面使用一種液態(tài)染料，涂上該有色液體染料后，并使其在體表保留至預設時(shí)限，然后再涂上顯影劑，在正常光照下觀(guān)察即能辨認的有色液體�？蓮V泛應用于檢測大部分的非吸收性物料的表面開(kāi)口缺陷，無(wú)需額外設備，便于現場(chǎng)使用。
著(zhù)色滲透探傷法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度較高，檢測成本低，使用設備與材料簡(jiǎn)單，操作輕便簡(jiǎn)易，顯示結果直觀(guān)并可進(jìn)一步作直觀(guān)驗證，其結果也容易判斷和解釋?zhuān)瑱z測效率較高。缺點(diǎn)是受試件表面狀態(tài)影響很大并只能適用于檢查表面開(kāi)口型缺陷，如果缺陷中填塞有較多雜質(zhì)時(shí)，不容易檢出。
目前我們的鉭、鈮、鈹及其合金的φ14.4以下的小規格拉制棒材在修料中是工人用肉眼判斷表面是否有缺陷，這種目視檢測法效率很低并且失誤率很高，如果料表面的缺陷沒(méi)有被發(fā)現，沒(méi)有及時(shí)修理干凈，那么遺留到后序的繼續加工中，缺陷將越來(lái)越多，越來(lái)越大，如果投入到拉絲工序中，拉出的絲將會(huì )斷掉，這不僅是人力物力的浪費，成材率也很難上去。目前我們滲透檢測應用于鉭鈮鈹φ14.4以下的拉制棒材，檢驗各種裂紋、麻坑、粘料等開(kāi)口型缺陷，這就大大減少了工人的勞動(dòng)強度，并且可以很快很準確的檢測出缺陷，及時(shí)修理，效率很高。
2.3超聲波測厚原理
測量超聲波在工件上下底面之間往返一次傳播的時(shí)間來(lái)求得工件的厚度。
數字超聲測厚儀內部有計算電路，可以計算出來(lái)時(shí)間，再換算成工件厚度顯示出來(lái)。如圖2
圖2超聲波測厚原理示意圖
我們的壁厚儀范圍在0.102mm~254.00mm之間,精度達±0.025mm。目前我們應用它來(lái)檢測各種規格材質(zhì)的管材壁厚，如在調軋過(guò)程中，需要時(shí)時(shí)監控管材的壁厚，原來(lái)是調一段，切下來(lái)有尺子量，這樣效率低浪費材料準確度還差，用超聲波測厚效率很高而且可以整根測量。管材和板材的中間部位或是很厚的材料，壁厚尺根本量不到，用壁厚儀就很輕松的量到任何一個(gè)需要控制的點(diǎn)。
2.4滲漏試驗的原理及應用
滲漏試驗是專(zhuān)門(mén)檢驗液體或氣體從承壓容器中漏出或從外面滲入真空容器中的無(wú)損檢測技術(shù)。滲漏試驗分為不用示蹤氣體的壓力系統和利用示蹤氣體檢測器的壓力系統。我們所選的是不用示蹤氣體的壓力系統的氣密性試驗。
下面介紹我們所用的三種壓力系統檢測法：水壓測試、氣壓檢測和氦質(zhì)譜檢漏法。
2.4.1水壓測試的原理及應用
如圖，盛放在密閉容器內的液體，其外加壓強p0發(fā)生變化時(shí)，只要液體仍保持其原來(lái)的靜止狀態(tài)不變，液體中任一點(diǎn)的壓強均將發(fā)生同樣大小的變化。即帕斯卡定律（在密閉容器內，施加于靜止液體上的壓強將以等值同時(shí)傳到各點(diǎn)p=p0+gh），利用水為工作介質(zhì)靜壓力傳遞進(jìn)行工作如圖3。該方法主要是檢驗料的強度。
我們所檢測直徑φ4－φ60、長(cháng)度≤6米鉭、鈮及其合金管，鈹青銅管材，水壓額定試驗壓力2.0Mpa,工作試驗壓力10Mpa。我們用泵把壓力加到8Mpa-10Mpa時(shí)，保持10S，當發(fā)現管材表面有滲水或管材破裂扭曲時(shí)，說(shuō)明它的強度達不到標準，將判該管材不合格。
2.4.2氣壓檢測原理及應用
氣壓檢測是來(lái)自空壓機產(chǎn)生的高壓氣源，經(jīng)控制系統測控后，經(jīng)高壓軟管輸送給試樣，當漏孔的兩側存在壓差時(shí)，氣體就通過(guò)漏孔從高壓側向低壓側流動(dòng)，如果在低壓側施加適當液體后，漏孔處將會(huì )吹起一個(gè)個(gè)氣泡，從而可以發(fā)現漏孔的存在。類(lèi)似于自行車(chē)補車(chē)胎。
我們所檢測直徑φ4－φ60、長(cháng)度≤6米鉭、鈮及其合金管，鈹青銅管材的氣壓額定試驗壓力1Mpa,工作試驗壓力0.7Mpa。該方法主要是檢驗料的氣密性，它簡(jiǎn)單可靠、使用方便、能定出漏孔的位置，成本低。
需要強調的是：水壓試驗千萬(wàn)不能用氣壓試驗代替�。�！水壓試驗為強度試驗，氣壓試驗為密封試驗。一般氣體容器先強度試驗而后氣密試驗。若反之，一旦容器強度失誤，它的爆炸威力“一個(gè)壓力”在一平方厘米的面積上的壓力是1公斤。也是現在說(shuō)的一個(gè)大氣壓。
2.4.3氦質(zhì)譜檢漏法原理及應用
該方法是通過(guò)質(zhì)譜室是用來(lái)檢測氦的分壓強。當質(zhì)譜室內的總壓強(真空度)低于10Mpa時(shí)，電離室中由鎢絲制成的燈絲啟動(dòng)，加熱后產(chǎn)生高速電子轟擊離子源中的氣體分子，使分子電離。大部分的氣體分子都能變成離子，離子在電場(chǎng)中被(加速電壓)加速，從而進(jìn)入與其垂直的偏轉磁場(chǎng)，不同質(zhì)量數的離子其偏轉半徑不同。加速電壓使得氦離子可以打到放大器的入口(電子倍增器)，從而檢測出氦離子流的強度，氦離子流與容器內的氦分壓成正比，因此對氦離子的測量可以確定被檢件的漏率。氮質(zhì)譜檢漏儀是用氦氣為示漏氣體的專(zhuān)門(mén)用于檢漏的儀器，它具有性能穩定、靈敏度高的特點(diǎn)。是真空檢漏技術(shù)中靈敏度最高，用得最普遍的檢漏儀器。其靈敏可達10～10Pa.m／s。如圖4。由于氦氣的分子直徑很小，本身是惰性氣體，很安全，用它可以檢測出很小的漏點(diǎn)，該方法在我廠(chǎng)常用于φ10---φ60mm鉭、鈮及其合金管材的漏點(diǎn)。
3展望
近幾年NDT技術(shù)無(wú)論是在聲學(xué)、電學(xué)還是磁學(xué)方面都有很大的進(jìn)步，NDT技術(shù)有廣泛的應用，應用NDT可以用較少的勞力和開(kāi)支對鉭鈮鈹加工材的質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)或靜態(tài)，長(cháng)期或短期的測量和監控，目前我們廠(chǎng)在加工材方面的無(wú)損檢測技術(shù)起步較晚比較薄弱，主要表現在人員素質(zhì)還不是很高，數量偏少，設備陳舊落后，資金欠缺，技術(shù)不成熟，還未形成規�；到y化檢測流水線(xiàn)。隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展，客戶(hù)對NDT技術(shù)提出了更高更嚴的要求，由于我們的技術(shù)達不到，很多客戶(hù)因此流失，在產(chǎn)值和聲譽(yù)方面受到了很大的損失。因此我要努力向同行學(xué)習，多做實(shí)驗多看資料，提高我們的技術(shù)水平和人員素質(zhì)，我們的NDT技術(shù)現在仍有很多問(wèn)題極具挑戰性，鼓勵我們要投入更大的熱情和人力物力來(lái)促進(jìn)它的發(fā)展。
參考文獻
1 中國機械工程學(xué)會(huì )無(wú)損檢測學(xué)會(huì )編.超聲波檢測.第2版.北京:機械工業(yè)出版社,2000
2 超聲波探傷》編寫(xiě)組編著(zhù).超聲波探傷.北京:電力工業(yè)出版社,1980
3 郭成彬等。認識數字超聲探傷儀.無(wú)損檢測,2004,26(3):149-154
4 國防科技工業(yè)無(wú)損檢測人員資格鑒定與認證培訓教材.超聲檢測,機械工業(yè)出版社,2008
5 國防科技工業(yè)無(wú)損檢測人員資格鑒定與認證培訓教材.滲透檢測,機械工業(yè)出版社,2008
6 國防科技工業(yè)無(wú)損檢測人員資格鑒定與認證培訓教材.泄漏檢測,機械工業(yè)出版社,2008
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