细说钢板超声波探伤检测中的认知误区

钢板超声波探伤检测的不足

由于钢板中常常存在分层、夹杂、折叠等缺陷，影响钢板的力学性能和所制产品的安全性，因此一些专用钢板强制要求必须经过探伤才能应用。超声波检测具有快捷、成本低、非破坏性等优点，是钢板探伤的主要方式。超声探伤包括纵波探伤、横波探伤和表面波探伤等。钢板缺陷大都平行于板面，大批量日常手工中厚钢板超声波探伤一般采用纵波直探头垂直接触法，主要检测钢板内部质量。由于设备、技术原因，纵波探伤无法保证对钢板全面检测，上下表面、近表面存在检测盲区，对钢板本体探伤也多为抽查方式。若采用Ａ扫描超声检测，无法得到缺陷直观图像，而缺陷波受各种因素影响，对缺陷定性困难，定量精度不高，检测结果还不能完全满足科研人员了解产品内各类缺陷详细情况的需要。

钢板超声波探头盲区

采用纵波垂直接触法钢板探伤，由于探头和仪器的信号阻塞和始脉冲占宽原因，其探测范围受到一定的限制，存在检测盲区 。一般情况下单直探头的盲区5mm左右，双晶直探头约3mm。为了保证钢板的检测质量，统一技术规范JB/T 4730.3-2005标准对探头选用进行了规定。使用合适的探头，可在一定程度上减小盲区的影响，但盲区是自然存在的。无论使用单直探头或者双晶直探头，在靠近检测面处都会有无法检测到的区域。

钢板超声波扫查方式

纵波探伤主要检测钢板的内部质量，采用列线扫查或格子线扫查，都属于抽查性质。根据不同标准、不同等级，检测面积约为待测钢板10%-60% 。由于钢板内部缺陷的形状、位置千差万别，有的是线性缺陷，有的呈弥散点状，在手工探测时，检测人员必须引起重视。对于表面及近表面的缺陷，应采用其它检测方法，如目测、磁粉、渗透、涡流等辅助手段进行局部缺陷确认。

钢板超声波探伤检测回波分析

超声检测所显示的缺陷回波，主要反映缺陷的位置、波幅大小，要想准确地判定缺陷性质十分困难。钢板缺陷一般呈扁平型点状或面积型，影响缺陷波的因素很多，如缺陷的表面状态、缺陷内部夹杂物、缺陷相对声束的方向等，反射特性不同，有时缺陷波差异很大。对钢板缺陷的识别远不如焊缝检测，可以通过多探头、多角度的声波特性，结合工件结构、材料特征、焊接工艺等进行综合判定，从而估判缺陷的性质。如果仍然困难，还可以通过射线透照方式进行确认。

探伤常见问题

探伤实践中经常会被问到以下几个问题：缺陷的实际大小是多少？为什么有些从探伤不合格钢板上取得的金相样品未发现严重缺陷？探伤合格的钢板为什么在拉伸试样断口存在分层？

这是因为缺陷定量的依据是缺陷反射声压的高低。影响缺陷波高最大因素在于缺陷自身：光滑平面缺陷可以形成镜面反射，缺陷回波高；粗糙表面则产生漫反射和波的干涉现象，缺陷回波低；声波垂直入射缺陷表面时缺陷回波最高，随入射角的增大缺陷波急剧下降，倾斜2.5° 时，波幅下降1/10，倾斜12° 时，下降至1/1000，此时仪器已不能检出缺陷；同尺寸、同位置、不同形状的缺陷回波不同，相同条件下球孔回波声压比平底孔小 λ ／4dB 。缺陷性质的影响取决于界面两侧介质的声阻抗，当两侧介质声阻抗差异较大时，近似地认为是全反射，反射声波强；当差异较小时，就有一部分声波透射，反射声波变弱。另外，缺陷厚度、缺陷位置等对缺陷回波都有很大影响。反之，回波声压相同的缺陷实际大小也可能相差很大，目前的检测技术还难以反映缺陷的真实状况，故缺陷定量常采用当量评定法。当量评定法是将缺陷的回波与规则形状人工反射体的回波幅度进行比较，如果两者的埋深相同、反射波高相等，则称该人工反射体的反射尺寸为缺陷的当量尺寸。而对于有一定尺寸的缺陷，边界界定又分为绝对灵敏度法和相对灵敏度法，所以测定的缺陷指示长度、指示面积，并不是缺陷的实际长度和实际面积，当量尺寸与缺陷实际尺寸会存在一定的误差。

有时从不合格钢板上切取的金相试样未发现严重缺陷，而有时有些钢板缺陷较小但检测人员认定钢板存在危害性缺陷，例如裂纹或钢板边缘存在的点状缺陷呈线性分布；有些则可能是取样部位偏离严重区域或制备的金相样观测面偏离了缺陷位置。真正分析缺陷性质、解决工艺问题，应由探伤人员标定，切取缺陷严重部位，选择有代表性的缺陷进行分析总结。