三方检测中铸钢件超声波检测的具体操作流程是怎样的

发布时间：2025-08-05 12:25:24

最近更新：2025-08-05 12:25:24

发布来源：微析技术研究院

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三方检测作为独立于供需双方的公正性机构，其检测结果直接影响铸钢件的质量评定与应用安全。铸钢件广泛应用于机械制造、核电、水利等关键领域，内部缺陷（如裂纹、缩孔、夹杂物）会严重威胁设备运行，因此超声波检测成为铸钢件无损检测的核心手段之一。本文围绕三方检测场景，详细拆解铸钢件超声波检测的具体操作流程，为行业从业者提供可落地的实践参考。

检测前的准备工作

三方检测的第一步是收集铸钢件的基础资料，这是制定检测方案的核心依据。需要获取的资料包括：铸钢件的二维/三维图纸（明确尺寸、形状、关键受力部位）、材质证明书（确认钢种、化学成分、声速参数）、铸造工艺文件（如砂铸/精铸/离心铸造方式，浇铸温度、冷却速度等，这些会直接影响缺陷类型——比如砂铸易产生缩孔，精铸易出现夹杂物）、热处理记录（如退火/正火工艺，避免因组织不均匀干扰检测信号）。此外，还需确认委托方的技术要求，比如缺陷验收等级（如GB/T 7233-2009中的Ⅰ级/Ⅱ级）。

接下来是设备的校准与检查。超声波探伤仪需每日开机前完成三项校准：水平线性校准（用CSK-IA或IIW试块，确保缺陷定位误差≤1%）、垂直线性校准（用标准反射体，保证波幅测量误差≤5%）、灵敏度校准（以试块中的标准孔为基准，调整增益至基准波高，确保能检测出规定大小的缺陷）。探头需检查晶片是否完好（无裂纹、磨损）、电缆线是否破损，耦合层是否清洁。同时，需准备好标准试块（如CSK-IA、CS-1-5）、耦合剂、表面处理工具（钢丝刷、砂纸、清洗剂）等辅助器材。

人员资质也是关键环节。三方检测机构的超声检测人员需持有国家或行业认可的无损检测资格证（如UTⅡ级及以上），且需熟悉铸钢件的制造工艺与缺陷特征——比如检测核电用铸钢主泵壳体时，需了解其厚壁结构（可达500mm以上）对超声波衰减的影响，避免因经验不足漏检深层缺陷。

铸钢件的表面预处理

铸钢件的表面状态直接影响超声波的耦合效果与检测精度，因此必须进行预处理。首先去除表面的氧化皮、型砂残留与铁锈：对于大面积氧化皮，用钢丝刷或角磨机打磨；对于顽固的型砂，用凿子轻轻剔除，避免损伤工件表面。然后清除油污：用酒精或丙酮擦拭，确保表面无油脂——油脂会在探头与工件间形成隔离层，导致超声波无法有效传入。

表面粗糙度的控制是预处理的核心要求。根据GB/T 7233-2009，检测面的粗糙度需达到Ra≤6.3μm，否则会产生大量杂波（如表面波、散射波），干扰缺陷信号识别。对于粗糙的表面（如砂铸件的毛坯面），需用砂轮或车床进行磨削加工，使表面平整；对于曲面工件（如弯头、封头），需确保曲面的曲率半径与探头的曲率相匹配，避免因间隙过大导致耦合不良。

最后检查表面是否有明显的机械损伤（如划痕、凹坑、焊疤）。这些损伤会产生反射信号，容易被误判为内部缺陷，因此需标记损伤位置，检测时避开或单独记录。

检测工艺方案的制定

检测工艺方案需根据铸钢件的实际情况“定制化”。首先确定检测面：优先选择平面（如铸钢件的端面、侧面），因为平面耦合效果好，探头移动方便；对于曲面工件，需选择曲率变化小的区域作为检测面，或使用弧面探头（如R200mm的曲面探头匹配R190-210mm的工件曲面）。

然后确定检测区域：需覆盖铸钢件的关键受力部位（如法兰根部、轴颈、焊缝热影响区）、铸造工艺易产生缺陷的区域（如浇口、冒口附近，因为这些区域易出现缩孔、疏松）。对于大型铸钢件（如重量超过10吨的机架），需划分检测区域（如按网格划分成1m×1m的小块），避免漏检。

灵敏度设置是工艺方案的核心。通常以“基准灵敏度”为基础——即能检测出试块中φ2mm横孔的灵敏度，再根据委托方的要求调整增益（如要求检测φ1mm缺陷，则增加6dB增益）。需注意，铸钢件的厚度会影响灵敏度：厚件（＞200mm）因超声波衰减大，需适当提高增益；薄件（＜20mm）因近场区效应，需使用小晶片探头（如6mm×6mm）或采用双晶探头，避免近场盲区。

扫查速度与重叠要求也需明确：扫查速度不超过150mm/s（确保探头有足够时间接收缺陷信号）；探头每次移动的距离不超过晶片宽度的1/2（如晶片宽度为10mm，则移动距离≤5mm），保证检测区域100%覆盖。

耦合剂的选择与施加

耦合剂的作用是排除探头与工件间的空气，减少超声波的反射损失。三方检测中常用的耦合剂有四种：机油（成本低，但易流淌，适用于室内常温检测）、甘油（粘度大，耦合效果好，适用于粗糙表面或垂直面检测）、水（加防锈剂，适用于高温工件——如刚出炉的铸钢件，温度≤80℃时可用）、专用超声耦合剂（无腐蚀、不挥发，适用于核电、食品级铸钢件）。

选择耦合剂时需考虑三个因素：工件温度（如温度＞100℃时，不能用机油或甘油，会蒸发失效，需用水基耦合剂）、表面状态（如粗糙表面用高粘度耦合剂，填充表面凹坑）、检测环境（如现场检测用不易流淌的耦合剂，避免污染环境）。

施加耦合剂的方式需均匀：用刷子沿检测方向涂刷，或用喷壶喷洒（适用于大面积检测）；对于小区域检测，可直接将耦合剂涂在探头上，然后轻压探头至工件表面，确保耦合剂无气泡。需注意，耦合剂不能太多——过多会导致探头滑动过快，影响信号接收；也不能太少——太少会导致耦合不良，出现杂波。

探头的选择与扫查方式确定

探头的选择需匹配铸钢件的缺陷类型与检测需求。直探头（纵波）适用于检测内部的体积型缺陷（如缩孔、疏松、夹杂物），因为纵波穿透能力强，能检测到深层缺陷；斜探头（横波）适用于检测表面或近表面的线性缺陷（如裂纹、冷隔），因为横波对线性缺陷的反射率高。

探头频率的选择：薄件（＜50mm）用高频探头（5MHz），分辨率高，能检测小缺陷；厚件（＞200mm）用低频探头（2MHz），穿透能力强，减少衰减；中等厚度（50-200mm）用2.5MHz探头，兼顾分辨率与穿透性。

扫查方式需根据检测区域调整：全面扫查（覆盖整个检测面，适用于小型铸钢件）——探头沿X、Y方向交叉移动，确保无遗漏；网格扫查（适用于大型铸钢件）——按50mm×50mm或100mm×100mm的网格划分，探头沿网格线移动；重点扫查（适用于可疑区域）——对首次检测中出现异常信号的区域，用不同角度的探头（如45°、60°斜探头）反复扫查，确认缺陷的位置与形状。

对于曲面工件，需使用曲率补偿：如检测φ500mm的铸钢筒节，用R500mm的弧面探头，或调整探伤仪的“曲面补偿”功能，修正因曲面引起的声程误差，确保缺陷定位准确。

现场检测的操作要点

现场检测前，需先开机预热探伤仪（约5分钟），待仪器稳定后再进行校准。校准完成后，将探头放在检测面上，保持适当的压力（1-2N，相当于轻压探头至工件表面），匀速移动。移动时需注意探头的方向：对于线性缺陷（如裂纹），需沿与缺陷垂直的方向移动，才能接收到最强的反射信号。

检测过程中，需密切观察探伤仪的显示屏：正常情况下，显示屏上只有底面反射波（直探头检测时）或无明显反射波（斜探头检测时）；如果出现异常波（波幅超过阈值，且位置稳定），需停止移动，调整探头位置与角度，确认信号是否重复出现——重复出现的信号才是缺陷信号，否则可能是伪信号（如表面粗糙、耦合剂气泡引起）。

对于厚壁铸钢件（如＞300mm），需使用“多次反射法”：即利用超声波在工件底面的多次反射，检测深层缺陷。例如，检测500mm厚的铸钢件，当探头接收到第3次底面反射波时，若中间出现异常波，说明缺陷位于250-375mm深度之间（因为第一次反射是底面，第二次是顶面，第三次是底面）。

检测过程中需做好标记：用记号笔在工件表面标记异常信号的位置（如用“×”标记缺陷中心，用箭头标记缺陷走向），方便后续复核与记录。

缺陷信号的识别与记录

缺陷信号与伪信号的区分是检测的关键。伪信号的特点：波幅低且不稳定，改变探头压力或位置后信号消失；缺陷信号的特点：波幅高且稳定，重复扫查时信号位置与波幅不变。例如，表面粗糙引起的伪信号，当探头轻轻加压时，波幅会明显降低；而裂纹引起的缺陷信号，加压后波幅不变或升高。

识别缺陷后，需记录以下信息：缺陷位置（用坐标法记录，如距离检测面左侧100mm，距离顶端200mm；或用相对位置，如位于法兰根部向上50mm处）、缺陷大小（长度用“6dB法”测量——找到缺陷信号的最高波幅，然后降低增益6dB，测量此时探头移动的距离，即为缺陷长度；高度用“波幅法”——根据缺陷波幅与基准波幅的差值，估算缺陷的当量大小，如φ2mm横孔当量）、缺陷性质（根据信号特征判断：裂纹的信号是尖锐的单波峰，缩孔是宽波峰且伴有杂波，夹杂物是中等波幅的连续波）。

记录需详细且可追溯：用草图绘制缺陷的位置与形状，拍摄工件表面的标记照片，填写检测记录单（包括设备编号、探头参数、灵敏度设置、缺陷信息等）。三方检测的记录需保留至少5年，以备委托方查询或追溯。

检测结果的复核流程

三方检测的结果需经过“双人复核”，确保准确性。首先，第一检测人员完成检测后，需将检测记录、草图、照片交给第二复核人员。复核人员需确认以下内容：检测工艺是否符合标准（如灵敏度设置是否正确，扫查方式是否覆盖所有区域）、设备是否校准（校准记录是否完整，校准参数是否在允许范围内）、缺陷识别是否正确（异常信号是否为缺陷信号，伪信号是否已排除）、记录是否完整（缺陷位置、大小、性质是否准确，标记是否清晰）。

复核时，需对可疑缺陷区域重新检测：使用同一台设备、同一探头、同一灵敏度，重复扫查缺陷位置，确认缺陷信号是否存在。如果复核结果与原检测结果一致，则通过；如果不一致，需查找原因（如原检测时耦合不良、探头磨损），重新调整工艺后再次检测，直到结果一致。

复核完成后，需由两位检测人员在记录单上签字确认，确保结果的可追溯性。三方检测机构需对最终的检测报告负责，报告中需包含所有检测信息（设备、人员、工艺、缺陷情况），并加盖机构公章与检测专用章。