鈦合金棒材次生缺陷超聲波探傷檢測方法

鈦合金是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，因為許多獨一無二的特殊性能而被稱為“第三金屬”或“全能金屬”。鈦合金棒材是鈦合金三大基材之一，因其密度低、比強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點而被廣泛用于航空航天、海洋工程以及石油化工等領(lǐng)域。

鈦合金在熔煉工序易出現(xiàn)偏析夾雜等冶金缺陷，這些冶金缺陷在后續(xù)的壓力加工和熱處理環(huán)節(jié)會因為缺陷和基體之間力學(xué)性能的差異而導(dǎo)致鈦合金棒材產(chǎn)生裂紋。國內(nèi)外在現(xiàn)場檢測中常使用A型脈沖反射式超聲波探傷方法檢測鈦合金棒材中的缺陷。A型脈沖反射式超聲檢測方法主要分為直接接觸法和水浸聚焦法，其中，直接接觸法具有使用靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、聲能損失少等優(yōu)點；水浸聚焦法易于實現(xiàn)自動檢測，較多用于批量探傷或自動探傷中。探傷時具體選用哪種方法主要取決于鈦合金棒材的直徑規(guī)格，當(dāng)坯料直徑大于40mm時，一般采用直接接觸法，當(dāng)直徑小于40mm時，一般采用水浸聚焦法。通過超聲波探傷、金相分析及硬度試驗研究冶金次生缺陷的波形特征和缺陷形貌之間的對應(yīng)關(guān)系，可以對缺陷性質(zhì)進(jìn)行定性或輔助分析，可提高企業(yè)現(xiàn)場工藝提升。

鈦合金棒材檢測儀器

我們檢測鈦合金棒材可以選用數(shù)字超聲波探傷儀，其最高采樣速率為240MHz，最小顯示范圍為5mm，工作頻率范圍為1～10MHz，探傷靈敏度余量為62dB。探頭為縱波直探頭，規(guī)格為5Z14N。這種便攜式探傷儀是手工探傷檢測的主要儀器。

鈦合金棒材可以采用直接接觸法進(jìn)行超聲波探傷，利用超聲波探傷、金相分析及硬度試驗研究不同類型冶金次生缺陷的波形特征和缺陷形貌之間的對應(yīng)關(guān)系。通過觀察冶金缺陷不同位置的靜態(tài)波形特征及動態(tài)波形變化規(guī)律，結(jié)合顯微組織特征，建立冶金缺陷的微觀形貌特征與探傷波形之間的對應(yīng)關(guān)系。

鈦合金棒材超聲缺陷分析

若鈦合金棒材中存在偏析硬化裂紋，探頭沿著圓周方向移動時，會出現(xiàn)性質(zhì)不同的2種缺陷回波。其中一種為在圓周上一定角度范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的較高的裂紋缺陷回波，探頭旋轉(zhuǎn)時波峰會出現(xiàn)起伏，埋深變化幅度不大；另一種為探頭在任意位置均會有較低波峰的組織回波出現(xiàn)，較低的組織回波在探頭移動時會小幅度的起伏跳動。兩者波峰的高低差別很大。

(1)鈦合金棒材冶金次生缺陷會呈現(xiàn)冶金缺陷和次生缺陷2種缺陷的波形共生的特征。

(2)若棒材中存在偏析硬化裂紋，主反射波峰為裂紋反射回波;若棒材中存在組織異常次生孔洞缺陷，主反射波峰為孔洞反射回波。

(3)冶金次生缺陷在主反射波峰周圍都會出現(xiàn)數(shù)目不等的波高在5%～10%之間的異常組織回波，探頭周向或軸向移動時，異常組織回波會出現(xiàn)小范圍的深度和波高的跳動，但是波峰高度遠(yuǎn)小于主反射回波。