加氫反應(yīng)器低合金鋼零件的草狀波界定

加氫反應(yīng)器低合金鋼零件的草狀波界定

在該裝置中，作者開(kāi)發(fā)了一種低合金鋼腐蝕器，通常比正火和回波后的超聲波激發(fā)低。草狀波湮沒(méi)或混淆了缺陷回波,干擾了對(duì)最小缺陷的檢出和判定。正確界定草狀波,能確定工件是否需要進(jìn)行重新正火熱處理,因此對(duì)調(diào)質(zhì)后的超聲波檢測(cè)具有實(shí)際意義。國(guó)內(nèi)加氫反應(yīng)器的超聲波檢測(cè)按照J(rèn)B/T4730—2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn),因此對(duì)草狀波的界定同樣應(yīng)依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了碳鋼和低合金鋼鍛件的直波束基準(zhǔn)靈敏度為最大聲程處的?2mm平底孔,但未規(guī)定信噪比。為了合理界定草狀波,筆者引用標(biāo)準(zhǔn)JB/T5000.15《重型機(jī)械通用技術(shù)條件鍛鋼件無(wú)損檢測(cè)》信噪比≥6dB的規(guī)定,以信噪比6dB為草狀波界定的分界值。1草氏波定義中檢測(cè)條件的選擇1.1工件晶粒度、超聲長(zhǎng)、草狀波根據(jù)相關(guān)理論,草狀波的產(chǎn)生與被探工件的晶粒度有關(guān),與入射工件的超聲波波長(zhǎng)有關(guān),與檢測(cè)靈敏度有關(guān)。工件晶粒度級(jí)別越低(晶粒平均弦長(zhǎng)越大),超聲波長(zhǎng)越短,檢測(cè)靈敏度越高,檢測(cè)時(shí)越容易產(chǎn)生草狀波。根據(jù)JB/T4730—2005的規(guī)定,低合金鋼鍛件選用單晶直探頭的公稱頻率為2～5MHz,考慮到工件的厚度及調(diào)質(zhì)后工件組織、晶?？赡艿母纳?選擇使用2MHz探頭。1.2測(cè)試設(shè)備由于檢測(cè)時(shí)需要較為準(zhǔn)確地測(cè)定聲程及其分層深度,同時(shí)需要準(zhǔn)確讀出顯示幅度與基準(zhǔn)線或規(guī)定曲線之間的幅度差值,故宜選擇數(shù)字儀器。2草色波定義方法2.1層衰減分析法確定的2mm假設(shè)底孔幅度的方案根據(jù)JB/T4730—2005的規(guī)定,用計(jì)算法計(jì)算出(適用3倍近場(chǎng)區(qū)以外)最大聲程處的底部與?2mm平底孔的幅度差值,在工件出現(xiàn)噪聲部位進(jìn)行增益調(diào)整,并規(guī)定基準(zhǔn)波高為滿屏高的40%(基準(zhǔn)線),對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)顯示出現(xiàn)較高噪聲后,采取分層衰減比較法確定噪聲與?2mm假想平底孔的幅度差值。由圖1中?2mm假想平底孔理論曲線可以看出,當(dāng)最大聲程S處的?2mm假想平底孔規(guī)定在滿屏高度的40%(基準(zhǔn)線)時(shí),處的?2mm假想平底孔幅度在滿屏高度的71%,與基準(zhǔn)線相差5dB。處的?2mm假想平底孔幅度在滿屏高度的159%,與基準(zhǔn)線相差12dB,已經(jīng)超出滿屏視野。處的?2mm假想平底孔幅度在滿屏高度的634%,與基準(zhǔn)線相差24dB,也超出滿屏視野。確定了?2mm假想平底孔波高在幾個(gè)不同聲程處與基準(zhǔn)線的幅度差值后,采取分層比較的辦法,用衰減器讀出噪聲與基準(zhǔn)線的幅度差值。當(dāng)差值<6dB或噪聲高于基準(zhǔn)線時(shí),工件界定為草狀波。具體做法如圖2所示,工件的最大聲程為S,用計(jì)算出的?2mm靈敏度底/孔幅度差值在工件上進(jìn)行調(diào)節(jié),基準(zhǔn)線規(guī)定為40%滿屏高度,步驟如下:(1)用衰減器讀取與噪聲s最密切相關(guān)的s線1，并將噪聲絲插入衰減器當(dāng)δ1<6dB時(shí),界定為草狀波。(2)1.6dB時(shí),調(diào)節(jié)衰減器降低5dB,讀出3S/4聲程處基準(zhǔn)線與噪聲的幅度差值δ2。當(dāng)δ2<6dB時(shí),界定為草狀波。(3)草狀波的測(cè)定dB時(shí),調(diào)節(jié)衰減器降低(5+7)=12dB,讀出S/2聲程處基準(zhǔn)線與噪聲的幅度差值δ3,當(dāng)δ3<6dB時(shí),界定為草狀波。(4)草狀波的測(cè)定dB時(shí),調(diào)節(jié)衰減器降低(5+7+12)=24dB,讀出S/4聲程處基準(zhǔn)線與噪聲的幅度差值δ4,當(dāng)δ4<6dB時(shí),界定為草狀波。當(dāng)δ1,δ2,δ3,δ4均≥6dB時(shí),不界定為草狀波,工件可以轉(zhuǎn)下道工序。2.2cs-2衰減系數(shù)測(cè)試方法根據(jù)JB/T4730—2005的規(guī)定,用曲線靈敏度對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè):選用數(shù)字儀器,選擇覆蓋工件最大聲程的CS-2(JB/T4730—1994規(guī)定)試塊中一組?2mm平底孔試塊繪制DAC曲線,調(diào)節(jié)儀器,補(bǔ)償6dB,如圖3。屏幕顯示曲線為?2mmDAC-6dB曲線。實(shí)測(cè)得出CS-2試塊的衰減系數(shù)為零,測(cè)試步驟如下:(1)測(cè)出工件的衰減系數(shù),計(jì)算出相當(dāng)于底波顯示深度衰減的幅值。(2)測(cè)試工件(注意工件的表面粗糙度與試塊表面粗糙度的差異,確定是否需要靈敏度補(bǔ)償),在曲線靈敏度的基礎(chǔ)上,再增益步驟(1)測(cè)得的幅值,進(jìn)行衰減補(bǔ)償。(3)將一次底波前的噪聲與?2mmDAC-6dB曲線進(jìn)行比較。當(dāng)噪聲超過(guò)該曲線時(shí),界定工件為草狀波,如圖4(a)和(b)所示。2.3調(diào)整dgs曲線(1)用鐵素體鋼鍛件平底孔試塊校準(zhǔn)儀器的DGS曲線。(2)在工件出現(xiàn)較高噪聲部位,用大平底法調(diào)出?2mm平底孔的DGS曲線。(3)測(cè)出噪聲與?2mm平底孔的DGS曲線最接近部位的幅度差值δ,如圖5。當(dāng)δ<6dB或噪聲高于?2mm平底孔的曲線時(shí),界定工件為草狀波。3草狀波和密集缺陷波的識(shí)別3.1工件內(nèi)部組織分析(1)遍及整個(gè)聲程的草狀波,如圖4(b)表明其工件組織不均,晶粒粗大。(2)工件中心部位出現(xiàn)草狀波,邊緣不出現(xiàn),如圖4(a)。表明其中心組織不均勻,晶粒粗大。(3)工件的部分區(qū)域出現(xiàn)草狀波,如邊緣區(qū)域或邊緣區(qū)域局部組織不均,晶粒粗大。造成晶粒粗大的原因是工件在熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的欠熱、過(guò)熱等加熱缺陷,可能是熱處理工藝不合理,工件在加熱爐內(nèi)擺放位置不當(dāng),操作不當(dāng),或由于測(cè)溫、控溫儀表失靈等造成的。3.2草狀波與密集缺陷波識(shí)別的一般原則(1)反射波和草狀波的掌握對(duì)于鋼鍛件,通常密集性缺陷波反射幅度比草狀波反射幅度高。如果簡(jiǎn)單地把鋼鍛件晶粒作為反射體,從表1可以粗略地看出,晶粒的平均弦長(zhǎng)都未達(dá)到毫米數(shù)量級(jí),其反射當(dāng)量自然不會(huì)太大。而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的缺陷記錄線在?2mm當(dāng)量以上,足見(jiàn)應(yīng)記錄的缺陷尺度遠(yuǎn)比晶粒尺度大得多,所以缺陷的反射波幅度自然比草狀波反射幅度大。加氫鍛件的晶粒度一般要求為5級(jí),其晶粒平均弦長(zhǎng)遠(yuǎn)小于應(yīng)記錄的缺陷尺度。實(shí)踐證明,即使加氫鍛件鍛造或熱處理沒(méi)有達(dá)到規(guī)范要求,其產(chǎn)生的草狀波的幅度也遠(yuǎn)小于密集缺陷的反射幅度。因此,可用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的記錄線當(dāng)量尺寸鑒別。當(dāng)反射幅度接近?3mm或≥?3mm當(dāng)量時(shí),即按缺陷記錄處理。確定當(dāng)量時(shí)必須正確調(diào)整檢測(cè)靈敏度。對(duì)于局部草狀波的工件,宜選擇工件完好部位調(diào)整檢測(cè)靈敏度,確定反射波的當(dāng)量。對(duì)于整個(gè)工件均出現(xiàn)草狀波的情況,建議使用試塊DAC方法比較確定反射波當(dāng)量。(2)底波的下降通常,從屏幕波形上看,草狀波的特征表現(xiàn)為波幅前高后低,隨聲程的增加波幅有規(guī)律地降低,如圖4和5,偶爾也有底波減小或消失的情況;密集缺陷(包括白點(diǎn))波則通常表現(xiàn)為,在一簇波中,反射波的高點(diǎn)可以出現(xiàn)在任意聲程部位,沒(méi)有規(guī)律,伴隨有底波的減小或消失,如圖6(衰減20dB后儀器屏幕顯示,最高幅度接近?3mm)。(3)波的頂部去波由于草狀波為晶粒反射,屏幕波形表現(xiàn)為極度密集,波峰清晰,波的根部緊密相連,無(wú)法區(qū)分,如圖4和5。密集缺陷(包括白點(diǎn))反射波相對(duì)獨(dú)立、清晰可辨,伴隨底波的降低或消失,如圖6,且波峰隨探頭移動(dòng)而跳躍。4讓用回收器測(cè)試實(shí)例4.1孔口靈敏度檢測(cè)被檢加氫反應(yīng)器材質(zhì)為15CrMo,使用USN60數(shù)字探傷儀、B2SE探頭,用上述?2mm平底孔DAC曲線靈敏度的方法檢測(cè),補(bǔ)償3dB(實(shí)測(cè)值),檢測(cè)結(jié)果如圖4(a)所示,噪聲超過(guò)?2mm平底孔DAC-6dB曲線,工件界定為草狀波。后經(jīng)重新正火后處理,重新檢測(cè)時(shí)噪聲降低到?2mm平底孔DAC-6dB曲線以下的正常水平。4.2草狀波的測(cè)定材質(zhì)、檢測(cè)條件及方法同上,檢測(cè)結(jié)果如圖4(b)所示,噪聲超過(guò)?2mm平底孔DAC-6dB曲線,工件界定為草狀波。后經(jīng)重新正火后處理后,噪聲降低到?2mm平底孔DAC-6dB曲線以下的正常水平。4.3火后檢測(cè)條件材質(zhì)為21/4Cr-1Mo-1/4VⅢ,正、回火后檢測(cè),檢測(cè)條件同上,用上述方法界定為草狀波,其當(dāng)量接近?3mm,如圖6所示。重新正火處理后檢測(cè),情況仍無(wú)改觀,證明其為密集缺陷。5為新型材料的加工介紹了應(yīng)用JB/T4730—2005標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)加氫反應(yīng)器低合金鋼鍛件,對(duì)草狀波界定的量化方法及草狀波與密集缺陷波的鑒別原則。當(dāng)工件界定為草狀波時(shí),建議重新正火。當(dāng)工件確定為密