鍛件是制造各種機械設備、壓力容器及受壓元件毛坯的原材料，在電力、機械、核工業、交通、石油天然氣、化工等領域的應用非常廣泛。在鍛造過程中經常會出現一些宏觀缺陷，這些宏觀缺陷在產品使用中可能會導致產品失效，影響設備的使用，甚至會引發重大事故，造成不可挽回的損失。因此，必須在鍛件制造過程中發現缺陷，及時處理，以排除安全隱患，保證產品質量符合使用要求。[1~2]無損檢測技術是控制產品質量必不可少的技術之一。借助科學設備和技術手段，可以在不破壞產品本體的基礎上，對鍛件表面及內部性能和結構進行檢測，以判斷其內部組織的連續性、完整性和安全性。如今，無損檢測技術已廣泛應用于經濟建設的各個領域。[1~2]超聲檢測是五大常規無損檢測技術中應用最廣泛，檢測工件內部宏觀缺陷最有效的無損檢測方法。超聲檢測也是產品制造中實現質量控制，節約原材料的重要手段之一[1~2]。因此，對鍛件，尤其是大型件和重要件進行超聲檢測是鍛件質量的必要保證手段。幾乎所有法規產品鍛件都要進行超聲檢測。寶雞凱澤金屬，作為鈦法蘭、鈦方塊、鈦餅等鈦鍛件生產廠家，對鍛件的生產工藝，有深入的理解，結合相關資料，對鍛件超聲檢測時機、探頭角度、鍛件超聲回波信號的研判，鍛件超聲DGS曲線法的使用等問題進行討論，以利于檢測人員能夠及時發現鍛件缺陷，確保產品質量。

1、 檢測時機

鍛件超聲波檢測可分為原材料檢測、制造過程中的檢測、產品檢測，以及在役檢測。原材料檢測和制造過程中檢測的目的是要盡早發現鍛件內部缺陷，以便能夠及時采取措施，避免缺陷擴大導致鍛件報廢；產品檢測的目的就是要保證產品的最終質量。在役檢測的目的是要監督投入使用后產品內部可能產生的缺陷，主要是疲勞裂紋。

一般來說，鍛件中的缺陷主要有兩個來源：一是鑄錠中的缺陷引起的；另一種是在鍛造、熱處理及機械加工等制造過程中產生的。鍛件的超聲波檢測一般應安排在交貨狀態進行，或在鍛件的最終熱處理之后，槽、孔、臺階等的加工之前進行。為防止不合格產品進入下一道工序，節約制造成本，提高生產效率，尤其是避免熱處理后的鍛件形狀不適合超聲檢測的問題，則一般應在熱處理或粗加工之前進行超聲波檢測，但熱處理后還要對鍛件的可檢測區域作100%檢測。

我公司生產的大型轉子超聲波檢測時間：淤粗加工后的超聲波檢測是為了在轉子有較大余量時盡早發現缺陷，以便通過軸向借位、徑向借心等手段將部分缺陷去除掉。此時工件還有較多處的黑皮。

于調質前超聲波檢測時轉子已經加工成最簡單的幾何形狀，離成品尺寸還有較大余量，但外表面已經沒有黑皮，精加工后各臺階的圓角R處現在還是直臺，超聲探頭的始脈沖在工件外表面形成的盲區會在精加工階段被加工掉。調質前的材料晶粒比較粗大，導致超聲波的衰減較大（但一般小于4 dB/m）；此時超聲波的檢測可覆蓋精加工后的全部工件。

盂調制后超聲波檢測是在去掉調質黑皮后進行的超聲波檢測。此時除材料晶粒較細，草狀波和衰減小于調質前外，其它狀態與調質前相同。

榆精加工后超聲波檢測時轉子已經加工成交貨狀態。部分區域受幾何形狀限制已經無法進行超聲波檢測。對于電機轉子主要是各臺階的圓角R 處；對于氣輪機轉子，除了圓角R 處之外，還有軸身上的開槽處。

2、 探頭角度

鍛件檢測一般采用單晶直探頭。對于尺寸較小的鍛件，由于單晶直探頭存在盲區和受近場區影響，改用雙晶直探頭檢測。部分鍛件超聲檢測標準甚至規定用先單晶直探頭進行全體積檢測，再在近表面補充雙晶直探頭檢測。

有時為了檢測與檢測面成一定傾角的缺陷，也可以采用一定探頭角度的橫波斜探頭進行檢測，例如筒形和環形鍛件。橫波斜探頭的折射角按相關標準的規定選擇。

針對特殊結構的鍛件，應根據結構和易產生缺陷的位置，按照相關標準選擇角度合適的探頭。如檢測大型轉子時通常采用單晶直探頭，并用7毅和14毅的小角度斜探頭做輔助檢測，以便保證產品質量。

3、缺陷反射波性質判別

在鍛件超聲波檢測中，不同缺陷的反射回波是不同的，實際檢測過程中，可根據顯示屏上的缺陷反射回波來分析缺陷的性質和類型。

（1）單個缺陷反射回波

鍛件超聲波檢測中，顯示屏上單獨出現的缺陷反射回波稱為單個缺陷反射回波，一般單個缺陷回波是指與鄰近缺陷間距大于50mm，回波高不小于準2mm的缺陷，如鍛件中單個夾層、裂紋等缺陷。檢測到單個缺陷時，要測定缺陷的位置和大小。當缺陷較小時，用當量法；當缺陷較大時，用6dB法。

（2）分散缺陷反射回波

鍛件檢測中缺陷較多且較分散,缺陷彼此間距較大時，這種缺陷的反射波稱為分散缺陷反射回波。一般在邊長為50mm的立方體內少于5個，或在更大的范圍內存在幾個反射波，如分散性的夾層缺陷。分散缺陷一般不太大，常用當量法定量（見表1）。

（3）密集缺陷反射波

鍛件檢測中顯示屏上同時顯示的缺陷反射回波很多，且波與波之間的間距很小，有時波的下沿連成一片，這種缺陷的反射回波稱為密集缺陷反射回波。

密集缺陷可能是疏松、非金屬夾雜物、白點或成群的裂紋等（見表2）。

（4） 游動反射回波

在圓柱形軸類鍛件超聲檢測過程中，當探頭沿著軸的外圓周向移動時，顯示屏上的缺陷波會隨著該缺陷檢測聲程的變化而游動，這種游動的動態波形稱為游動反射回波。

游動反射回波的產生是由于不同聲束射至缺陷形成反射引起的。當聲束軸線射至缺陷時，缺陷的聲程小，反射回波高。當沿圓周方向移動探頭，使擴散聲束射至缺陷時，缺陷聲程變大，反射回波降低，致使同一缺陷反射回波的位置和高度隨探頭的移動發生游動（見圖1）。

選擇不同超聲檢測靈敏度時，同一缺陷反射回波的游動情況也不同。一般可根據基準靈敏度和反射回波的游動距離來鑒別游動的反射回波。通常缺陷反射回波的游動范圍達到25mm時才被認為是游動反射回波。根據缺陷游動反射回波包絡線的形狀，可粗略地判別缺陷的形狀。

（5）底面反射回波判定

鍛件超聲檢測時，可根據底面回波變化來判別鍛件中的缺陷情況。

當無缺陷反射回波，而只有底波的多次反射（較薄工件） 或1耀2次底面回波反射，且反射回波較高時，說明工件中無缺陷。

當無缺陷反射回波，而底面回波很低甚至消失時，說明鍛件中存在傾斜的大面積缺陷或在檢測面的附近有大缺陷。

鍛件檢測時，在局部區域底面回波很低甚至消失，此時若降低探頭頻率重新檢測該區域，則底波又出現，說明該區域為晶粒粗大造成聲波衰減較大而引起的底波消失。

4、鍛件DGS法

DGS曲線是描述規則反射體的距離（D）、回波高度（G）及當量尺寸（S）之間關系的曲線，德文縮寫為AVG。DGS曲線可用于對缺陷定量和靈敏度的設置。利用DGS曲線可減少超聲對比試塊的使用，提高鍛件超聲檢測的效率。根據適用性可以將DGS曲線具體分為通用DGS曲線和實用DGS曲線。其中，通用DGS曲線采用歸一化距離和歸一化缺陷當量大小，所以通用性良好，適用于不同晶片尺寸的探頭。但在實際鍛件超聲檢測時，一般使用探頭或超聲探傷儀廠商提供的適用于特定探頭型號的實用DGS曲線。在使用實用DGS曲線時應注意其對應的探頭晶片尺寸和探頭頻率。根據探頭不同，DGS曲線又可分為直探頭DGS曲線和斜探頭DGS曲線。

在實際超聲檢測中應按照相關技術條件和標準規定使用DGS曲線，其中存在部分鍛件超聲標準不允許使用DGS曲線法進行檢測的情況。如法國核電規范標準協會編制的《法國壓水堆核島機械設備設計和制造規則》RCCM（2002版及2002補遺）中就規定鍛件直探頭和斜探頭檢測時均采用對比試塊法，不管是針對低合金鋼還是奧氏體不銹鋼鍛件，均不允許使用DGS 曲線法。但同時需要注意的是，RCCM（2007版）及其FM1061修訂與RCCM（2002版及2002補遺）相比出現了很大的變化，引進了鍛件DGS曲線法檢測。針對低合金鋼鍛件，直探頭檢測時可采用對比試塊法或DGS曲線法，斜探頭檢測時可采用DGS曲線法；針對奧氏體鋼鍛件，直探頭檢測時可采用對比試塊法或DGS曲線法，斜探頭檢測與直探頭類似，可采用對比試塊法或DGS曲線法。因此，在使用DGS曲線法調整靈敏度和對缺陷定量時應注意相關標準或技術條件的規定。

5、結語

終上所述，在進行鍛件超聲檢測時，應充分考慮被檢鍛件的尺寸和特性，充分理解檢測規范和檢測技術要求，充分了解所要檢測的缺陷類型，結合具體的制造和檢測能力，充分利用好超聲檢查手段，保證鍛件的質量。

參考文獻

[1] 鄭暉，林樹青.超聲檢測[M] .北京：中國勞動社會保障出版社，2008

[2] 鄭中興.材料無損檢測與安全評估[M] .北京：中國標準出版社，2003

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