1、主題內(nèi)容與適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了高溫合金鍛件超聲波探傷的一般規(guī)定，儀器設(shè)備、耦合劑、試塊、檢測參數(shù)、檢驗(yàn)步驟及質(zhì)量驗(yàn)收等級等。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于航天產(chǎn)品高溫合金鍛件內(nèi)部缺陷檢驗(yàn)，其它鋼類鍛件的超聲波探傷也可參照使用。

2、引用標(biāo)準(zhǔn)

GB 1786 鍛制圓餅超聲波檢驗(yàn)方法

QJ 2141 高溫合金鍛件技術(shù)條件

ZBY 230 A 型脈沖反射式超聲探傷儀通用技術(shù)條件

ZBY 231 超聲探傷用探頭性能測試方法

ZBY 232 超聲探傷用1號標(biāo)準(zhǔn)試塊技術(shù)條件

3、一般規(guī)定

3.1 檢鍛件應(yīng)符合QJ 2141的有關(guān)規(guī)定。

3.2 鍛件的超聲波探傷一般應(yīng)在最終熱處理和表面加工后進(jìn)行。如需熱處理前進(jìn)行探傷，最終熱處理后仍需進(jìn)行超聲波探傷。

3.3 超聲波探傷分液浸法和接觸法兩種方法，具體選用何種探傷方法，按有關(guān)技術(shù)文件或供需雙方協(xié)議執(zhí)行。

3.4 超聲波探傷質(zhì)量驗(yàn)收等級分AA,A,B三級，具體選用何種等級，按有關(guān)技術(shù)文件或供需雙方協(xié)議執(zhí)行。

3.5 鍛件表面應(yīng)無影響探傷靈敏度的鍛痕、麻坑、氧化皮和油污。采用接觸法探傷時(shí)，表面粗糙度Ra的最大允許值為3.2μm。

3.6 超聲波探傷不應(yīng)在強(qiáng)震、高溫、高頻、強(qiáng)光及腐蝕性氣體的環(huán)境中進(jìn)行。

3.7 從事超聲波探傷的工作人員，必須取得航天系統(tǒng)頒發(fā)的技術(shù)資格證書。并從事技術(shù)資格允許的探傷工作。

4、質(zhì)量驗(yàn)收等級

4.1 質(zhì)量分為AA,A,B三級，見質(zhì)量分級表。

4.2 缺陷指示長度(或范圍)的測量按6dB法測定。

5、儀器設(shè)備、藕合劑、試塊

5.1 探傷儀

5.1.1 采用A型脈沖反射式超聲探傷儀，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合ZBY 230的規(guī)定。

5.1.2 探傷儀的頻率范圍應(yīng)包含1.0-5.0MHz。

5.1.3 采用液浸法探傷時(shí)，儀器應(yīng)具有報(bào)警、延時(shí)、深度補(bǔ)償和界面跟蹤功能。

5.2 探頭

5.2.1 探頭各項(xiàng)性能應(yīng)符合ZBY 231的規(guī)定。

5.2.2 采用液浸法探傷時(shí)，選用的探頭晶片直徑(或矩形晶片邊長)一般為10-20mm，工作頻率一般為2.5-5.0MHz。也可選用聚焦探頭。

5.2.3 采用接觸法探傷時(shí)，選用的探頭晶片真徑(或矩形晶片邊長)一般為6-25mm，工作頻率一般為2.5-5.0MHz。選用雙晶縱波探頭探傷時(shí)，探頭晶片直徑一般為6-14mm，兩晶片傾角相同，角度小于16°。

5.2.4 若鍛件表面為曲面時(shí)，探頭工作面的曲率一般應(yīng)與鍛件相一致。

5.3 探傷儀和探頭組合靈敏度

按所探鍛件最大聲程調(diào)整掃查靈敏度后，探傷儀和探頭的組合靈敏度應(yīng)有不少于12dB的靈敏度余量。

5.4 液浸探傷操縱裝置

液浸探傷使用的水槽應(yīng)能保證鍛件合理浸人，并滿足探頭掃查要求。探頭操縱支架應(yīng)能平滑而準(zhǔn)確地調(diào)整探頭位置，探頭在三個(gè)坐標(biāo)方向上可任意移動，在兩個(gè)相互垂直的豎直面內(nèi)，探頭角度的調(diào)節(jié)精度要求在士0.5。之內(nèi)。整個(gè)裝置應(yīng)有足夠的剛性、強(qiáng)度，以保證探頭在掃查過程中信號傳遞的幅度波動小于±2.5%。

5.5 耦合劑

5.5.1 采用液浸法探傷時(shí)，一般用水作耦合劑。水質(zhì)應(yīng)純凈，無干擾超聲波探傷的氣泡和雜質(zhì)，必要時(shí)可添加防腐劑或浸潤劑。

5.5.2 采用接觸法探傷時(shí)，可用機(jī)油、甘油等作耦合劑。禍合劑的粘度應(yīng)保證探頭與鍛件表面間聲禍合良好。

5.6 試塊

5.6.1 標(biāo)準(zhǔn)試塊

用于測試儀器和探頭性能的標(biāo)準(zhǔn)試塊，選用ZBY 232中的1號標(biāo)準(zhǔn)試塊。

5.6.2 對比試塊

5.6.2.1 對比試塊用于調(diào)整探傷儀和探頭的組合靈敏度，調(diào)整掃描范圍，評定缺陷的當(dāng)量尺寸。

質(zhì)量分級表

5.6.2.2 對比試塊的材料牌號、鍛造工藝、熱處理狀態(tài)應(yīng)與送檢鍛件相同。

5.6.2.3 制作對比試塊的材料應(yīng)經(jīng)過超聲波探傷篩選。探傷靈敏度應(yīng)比驗(yàn)收質(zhì)量等級的標(biāo)準(zhǔn)靈敏度高6dB，無缺陷的材料方可使用。

5.6.2.4 對比試塊上的平底孔(或橫通孔)作為人工缺陷，人工缺陷的尺寸必須符合驗(yàn)收質(zhì)量等級要求。

5.6.2.5 對比試塊種類及要求見附錄A(補(bǔ)充件)。

5.6.2.6 對比試塊曲率半徑應(yīng)與送檢鍛件曲率半徑相一致。若鍛件曲率半徑大于100mm，縱波直探頭探傷時(shí)，也可采用平面對比試塊校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度，但必須加上曲面修正值。

5.6.2.7 人工孔一般加塞保護(hù)，防止生銹和污染。

6、檢測參數(shù)

6.1 工作頻率

工作頻率一般選用2.5-5.0MHz，但必須保證足夠的穿透力和分辨率。如因材料組織的不均勻性引起雜波水平偏高，可適當(dāng)降低工作頻率。

6.2 標(biāo)準(zhǔn)靈敏度校準(zhǔn)

根據(jù)鍛件驗(yàn)收質(zhì)量等級校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度。當(dāng)探傷部位聲程大于探頭近場區(qū)長度3倍時(shí)，可用底面回波法或試塊法校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度；當(dāng)探傷部位聲程等于或小于探頭近場區(qū)長度3倍時(shí)，限用試塊法校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度。

校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度時(shí)，探傷儀的“抑制”和“深度補(bǔ)償”均應(yīng)為零。

探頭近場區(qū)長度計(jì)算按公式1或公式2：

N=d2f/4c………………（1）

N=fAe/πc………………（2）

式中:N-探頭近場區(qū)長度，mm；

d-探頭晶片的主尺寸。圓形晶片，d為直徑；矩形或方形晶片，d為對角線長度，mm；

f-超聲波頻率，Hz；

c-超聲波速度，mm/s；

Ae-探頭晶片有效面積，mm2；

π-圓周率。

6.2.1 底面回波法校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度

在鍛件上測出底面回波均勻的部位，調(diào)整儀器有關(guān)旋鈕，使此部位底面回波高度為熒光屏滿幅度的80%，然后，根據(jù)聲程，驗(yàn)收質(zhì)量等級和底面形狀，提高靈敏度至規(guī)定值，此靈敏度即為標(biāo)準(zhǔn)靈敏度。所需提高的靈敏度數(shù)值按公式3、4計(jì)算：

當(dāng)鍛件底面為大平面時(shí)：

KB/Φ=201g(2λs/πΦ2)………………（3）

當(dāng)鍛件為空心圓柱體時(shí)：

KBC/Φ=KB/Φ101g(R/r)………………（4）

式中：KB/Φ-大平底與同聲程平底孔(直徑)垂直反射聲壓的差值，dB；

KBC/Φ-凸形或凹形底面與同聲程平底孔(直徑)垂直反射聲壓的差值，dB；

λ-波長，mm；

s-被探部位聲程，mm；

Φ-平底孔直徑，mm；

π-圓周率；

R-外半徑，mm；

r-內(nèi)半徑，mm。

注:用底面回波法校準(zhǔn)靈敏度時(shí)，聲束一定要與底面垂直。

6.2.2 試塊法校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度

縱波探傷和橫波探傷所用對比試塊見附錄A(補(bǔ)充件)。

6.2.2.1 縱波探傷校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度使用的L1、L2試塊見圖A1、圖A2。

縱波探傷校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度方法如下:

a.采用液浸法探傷時(shí)，探傷方法可參照GB 1786有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。調(diào)整探頭，使探頭與入射面相垂直。探頭晶片到入射面的距離應(yīng)保證試塊人射面的二次回波出現(xiàn)在一次底波后面，且對比試塊人工平底孔反射回波為最高。調(diào)整儀器各有關(guān)旋鈕，使平底孔反射回波高度為熒光屏滿幅度的80，此靈敏度即為標(biāo)準(zhǔn)靈敏度；

b.采用接觸法探傷時(shí)，把探頭藕合于試塊表面，移動探頭位置，使人工平底孔反射回波為最高。調(diào)整儀器各有關(guān)旋鈕，使人工平底孔反射回波高度為熒光屏滿幅度的80%，此靈敏度即為標(biāo)準(zhǔn)靈敏度；

c.使用L2試塊校準(zhǔn)靈敏度時(shí)，要特別注意探頭與圓柱面垂直，并保持良好的聲耦合。

6.2.2.2 橫波校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度使用T1、T2、T3，平底孔試塊或T4、T5、T6橫通孔試塊，分別見圖A3、圖A4、圖A5和圖A6、圖A7、圖A8。當(dāng)探傷部位聲程大于探頭近場區(qū)長度3倍時(shí)，使用平底孔對比試塊或橫通孔對比試塊校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度;當(dāng)探傷部位聲程小于、等于探頭近場區(qū)長度3倍時(shí)，使用平底孔對比試塊校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度。

橫波校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度方法如下：

a.采用液浸法探傷時(shí)，把探頭固定在探頭支架上，調(diào)整探頭位置和人射角[入射角計(jì)算公式見附錄B〔補(bǔ)充件)]，使平底孔〔或橫通孔)反射回波為最高。調(diào)整儀器各有關(guān)旋鈕，使平底孔(或橫通孔)反射回波高度為熒光屏滿幅度的80%；

b.b.采用接觸法探傷時(shí)，把斜探頭禍合在試塊表面，移動探頭位置，使平底孔(或橫通孔)反射回波為最高。調(diào)整儀器各有關(guān)旋鈕，使平底孔(或橫通孔)反射回波高度為熒光屏滿幅度的80%；

c.c.橫波折射角一般按如下規(guī)定選??；

d.當(dāng)鍛件厚度(試塊厚度)為13-25mm時(shí)，折射角一般為60°±2°；當(dāng)鍛件厚度(試塊厚度)大于25mm時(shí)，折射角一般為45°±2°；

e.d.使用毛或戈對比試塊校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度時(shí)，要選擇合適的人射角，使試塊中孔1，孔2反射回波高度均不低于熒光屏滿幅度的80%。

f.e.使用平底孔對比試塊校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度時(shí)，按6.2.2.2中的a或b校準(zhǔn)的靈敏度就是

g.標(biāo)準(zhǔn)靈敏度;使用橫通孔對比試塊校準(zhǔn)靈敏度時(shí)，按6.2.2.2中的a或b校準(zhǔn)后，再提高一定靈敏度作為橫波探傷時(shí)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度。所需提高的靈敏度分貝值按公式5計(jì)算：

K?/Φ=101g[(2?·λ2s)/π2Φ4]………………（5）

式中：

K?/Φ-?橫通孔與同聲程直徑為Φ的平底孔反射聲壓的差值，dB；

λ-橫波波長，mm；

s-橫波在工件中聲程，mm；

Φ-所選定質(zhì)量等級平底孔直徑，mm；

?-橫通孔直徑，3mm。

6.3 底波損失靈敏度校準(zhǔn)

將縱波直探頭禍合在對比試塊無人工缺陷的部位，調(diào)整儀器有關(guān)旋鈕(抑制為零)，使一次底面反射回波高度為熒光屏滿幅度的800%。此靈敏度作為底波損失標(biāo)準(zhǔn)靈敏度。

6.4 掃查零敏度

為了便于發(fā)現(xiàn)缺陷，在6.2條標(biāo)準(zhǔn)靈敏度基礎(chǔ)上再提高2-6dB作為掃查靈敏度。

7、檢驗(yàn)步驟

7.1 編制檢驗(yàn)規(guī)程

各類鍛件應(yīng)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)和選定的探傷方法編制相應(yīng)的檢驗(yàn)規(guī)程，其內(nèi)容應(yīng)包括：

a.檢驗(yàn)規(guī)程編號，技術(shù)文件編號；

b.產(chǎn)品型號，鍛件名稱、圖號、材料牌號、熱處理狀態(tài)；

已鍛件草圖:草圖應(yīng)標(biāo)注尺寸，表面粗糙度、加工余量、探傷面。若鍛件不同區(qū)域選用不同的質(zhì)量等級，則應(yīng)標(biāo)明區(qū)域范圍；

d.選用的探傷方法、儀器、設(shè)備、探頭型號、工作頻率、標(biāo)準(zhǔn)靈敏度、掃查靈敏度、驗(yàn)收質(zhì)量等級。

7.2 送檢鍛件的檢查

檢查送檢鍛件是否符合本標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求。

7.3 檢測參數(shù)的選擇

按本標(biāo)準(zhǔn)第6章的規(guī)定選擇檢測參數(shù)。

7.4 掃查

7.4.1 按5.4條調(diào)整掃查靈敏度。

7.4.2 掃查要求如下：

a.整個(gè)鍛件都要進(jìn)行超聲波檢查，至少應(yīng)在兩個(gè)垂直方向?qū)﹀懠薪孛孢M(jìn)行掃查。平行主流線方向的表面為主掃查面，其余表面為輔助掃查面；

b.按驗(yàn)收質(zhì)量等級確定掃查靈敏度后，測定鍛件探傷盲區(qū)大小。如果鍛件加工余量小于盲區(qū)，掃查時(shí)應(yīng)進(jìn)行正、反兩面掃查或分區(qū)掃查，也可用雙晶縱波探頭對盲區(qū)進(jìn)行掃查；

c.掃查速度應(yīng)不大于50mm/s。掃查時(shí)應(yīng)保證100%覆蓋率，相鄰兩次掃查重疊寬度應(yīng)不小于探頭有效聲束寬度的50%；

d.橫波探傷，若按一次聲程調(diào)整掃查靈敏度時(shí)，在一個(gè)方向掃查后，將探頭調(diào)轉(zhuǎn)180°，再掃查一遍；

e.掃查時(shí)應(yīng)定期復(fù)查掃查靈敏度。連續(xù)工作時(shí)，每兩小時(shí)不得少于一次；若探傷儀、探頭、機(jī)械裝置發(fā)生變化，應(yīng)重新校準(zhǔn)掃查靈敏度；如靈敏度發(fā)生變化，應(yīng)將所檢驗(yàn)的鍛件重新掃查和評定；

f.當(dāng)鍛件表面與對比試塊表面粗糙度不同時(shí)，應(yīng)對掃查靈敏度加以修正。

7.5 檢測記錄與評定

7.5.1 按掃查靈敏度進(jìn)行探傷時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)反射回波波高大于熒光屏滿幅度50%的缺陷信號時(shí)，應(yīng)記錄其水平位置及埋藏深度，并按標(biāo)準(zhǔn)靈敏度評定缺陷當(dāng)量尺寸。

7.5.2 缺陷指示長度的測量按4.2條進(jìn)行。

7.5.3 按驗(yàn)收質(zhì)量等級的標(biāo)準(zhǔn)靈敏度評定雜波水平，并記錄超標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域。

7.5.4 按底波損失標(biāo)準(zhǔn)靈敏度評定底波損失并記錄超標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域。

7.6 原始記錄

每件鍛件探傷后應(yīng)作好原始記錄。

原始記錄應(yīng)包括以下內(nèi)容：

a.產(chǎn)品型號，鍛件名稱、圖號、編號，材料牌號，熱處理狀態(tài)；

b.檢驗(yàn)規(guī)程編號、報(bào)告單編號；

c.探傷儀型號、探頭規(guī)格、試塊編號、耦合劑；

d.探傷方法、標(biāo)準(zhǔn)靈敏度、掃查靈敏度；

e.鍛件缺陷示意圖(標(biāo)明位置及大小)；

f.探傷結(jié)果；

g.探傷人員及審核人員簽名、日期。

7.7 檢驗(yàn)報(bào)告

根據(jù)選定的驗(yàn)收質(zhì)量等級及探傷結(jié)果，簽發(fā)檢驗(yàn)報(bào)告。

附錄A

對比試塊

(補(bǔ)充件)

A1 L1縱波平面試塊見圖Al。

D-試塊直徑(鍛件橫截面厚度小于152mm時(shí)，D為50mm；厚度為152-305mm時(shí)，D為65mm；厚度大于305mm時(shí)，D由供需雙方商定)；

Φ-平底孔直徑；

H-試塊聲程(應(yīng)與鍛件探傷部位聲程相一致)；

H1-平底孔埋藏深度(一般為6-15mm)；

H2-孔塞深度(一般為3mm)

A2 L2縱波柱面試塊：

R-圓柱半徑；

Φ-平底孔直徑；

H1-平底孔埋藏深度(一般為6-15mm)；

H2-孔塞深度(一般為3mm)

A3 橫波平底孔試塊見圖A3、圖A4、圖A5。

θ-橫波折射角；

Φ-平底孔直徑；

H-鍛件厚度；

H1-平底孔埋藏深度(一般為6-10mm)；

H2-孔塞深度(一般為3mm)；

L-試塊長度[一般為3(H+20)tgθ+25mm]

θ-橫波折射角；

Φ-平底孔直徑；

R-柱面半徑；

H1-平底孔埋藏深度(一般為6-10mm)；

H2-孔塞深度(一般為3mm)；

L-試塊長度(一般為5Rtgθ+25mm)

θ-橫波折射角；

Φ-平底孔直徑；

R-圓柱面半徑；

H1-平底孔埋藏深度(一般為6-10mm)；

H2-孔塞深度(一般為3mm)；

H3-鍛件橫波探傷部位徑向尺寸；

H4-鍛件表面可加工掉尺寸或1.5mm。

A4 橫波橫通孔試塊見圖A6、圖A7、圖A8。

H-鍛件厚度；

L-試塊長度[一般為3(H+20)tgθ+75mm；θ為橫波折射角]

R-圓柱面半徑;

L-試塊長度(一般為5Rtgθ+75mm，θ為折射角)

Φ-圓柱面半徑；

H3-鍛件擻波探傷部位徑向尺寸；

H4-鍛件表面可加工掉尺寸或1.5mm

附錄B

液浸法橫波探傷入射角計(jì)算

(補(bǔ)充件)

B1 采用T1、T2(或T3、T2)試塊校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度時(shí)，聲束人射角與折射角關(guān)系按公式B1計(jì)算。探傷示意圖見圖B1、圖B2。

sinα/sinθ=C1/C2………………（B1）

式中：α-液浸探傷時(shí)聲束人射角，(°)；

θ-鍛件橫波折射角，(°)；

C1-液體(一般為水)縱波聲速，mm/s；

C2-鍛件橫波聲速，mm/s。

B2 采用T3(或T6)試塊校準(zhǔn)靈敏度時(shí)，入射角與折射角關(guān)系或偏心距與折射角關(guān)系按公式B2、B3、B4計(jì)算：

sinα/sinθ=C1/C2………………（B2）

或

d=(C1/C2)·R·sinθ………………（B3）

其中

sinθ=(R-H3)/R………………（B4）

式中：α-液浸探傷時(shí)聲束人射角，(°)；

θ-鍛件橫波折射角，(°)；

C1-液體(一般為水)縱波聲速，mm/s；

C2-鍛件橫波聲速，mm/s；

R一圓柱半徑，mm；

d一探頭聲束軸線同圓柱的偏心距，mm；

H3-鍛件橫波探傷部位尺寸，mm。