1前言超声检测是无损检测的重要检测技术之一,具有可靠性、安全性、经济性的特点,可以在不损 坏工件完好性情况下进行整体检测,不会产生像破坏性取样检测方法所固有的漏检问题;采用该技 术可以实现在线检测,能把隐藏在材料与结构中的细小危害性缺陷检测出来,及时提供检测结果, 避免了缺陷的进一步发展,为确保钢材产品质量打下了坚实基础。2超声检测的原理超声波检测的 原理是,将超声波探伤仪产生的高频电脉冲加在探头上,激励探头中的压电晶片产生振动,使之产 生超声波。超声波以一定的速度向工件中传播,当遇到缺陷时一部分声波被反射回来,另一部分声 波继续向前传播,遇到工件底面后反射回来。当由缺陷及底面反射回来的超声波达到探头时,又通 过探头压电晶片将声振动变为电脉冲。发射波(T)、缺陷波(F)和底波(B)经过仪器放大后 ,在仪器的荧光屏上显示出来,超声探伤的原理见图1。图1超声波检测原理示意图3石钢在线超 声检测设备石钢于2003年引进一条棒材探伤线,检测规格为Φ30~150mm,年设计产量 20万t(图2)。该生产线的超声检测设备引自加拿大RD/TECH,设备采用探头固定,棒 材直线前进的检测方式,有24个探头纵波直探头,探头为点聚焦,沿棒材周向均匀布置,阵列超 声探头的布置方式见图3。根据检测棒材规格超声探头分为两组:Φ30~130mm棒材的探头 直径为12mm,Φ130~150mm棒材的探头直径为19mm。该设备没有横波检测,对棒 材皮下的检测使用底波去除软件,该软件功能原理见图4。在检测过程中,首先有虚线闸门确认、 跟踪底波的位置和波幅,当棒材皮下出现缺陷时,位置和宽度相同的虚线闸门和实线闸门内将出现 两个波峰,此时实线报警闸门开始工作,报警提示有缺陷存在。根据试验结果,使用该软件可以替 代横波检测皮下1mm以内的缺陷。图2石钢精饰探伤线工艺布置图3石钢超声设备探头的布置方 式图4底波去除软件的原理示意图4检测中遇到的问题及改进石钢公司在线超声设备使用过程中遇 到的问题有:检测精度无法确定,针对不同的客户质量要求,没有检测精度设定依据;设备校准速 度慢、校准结果不稳定,导致检测结果重复性差,产生了误报和漏报;检测噪声高、信噪比低,产 生大量误报;设备检测稳定性无法控制,对检测精度、端部盲区等发生变化时,不能及时发现,导 致检测结果不可靠。针对以上问题,笔者进行了深入的研究,制定了可行的解决措施。4·1检测 精度的确定石钢的超声设备使用Φ1·0mm×15mmL长横孔为标定人工伤,缺陷位置分别位 于棒材的中心、棒材的1/4直径、皮下5mm和皮下2mm,4个缺陷的不同位置用于制作检测 设置的DAC(距离-波幅)曲线,精度的确定根据探头的布置特点,考虑操作方便,使用中心伤 进行标定。标定标准是:Φ1·0mm×15mmL长横孔波幅达到80%,检测报警闸门设为4 0%幅度。根据试验并结合理论计算,得出了长横孔人工缺陷与国家标准中平底孔的对应关系,例 如:客户提出内部检测精度不大于0·3mm当量的缺陷,正好与国家标准GB/T4162-9 1中A级标准单个缺陷Φ2·0mm平底孔检测精度相当。同时,根据理论计算结合试验验证,制 定了不同尺寸的长横孔标定缺陷尺寸与灵敏度增益值的设定关系(图5)。图5长横孔标定缺陷尺 寸与灵敏度增益值的设定关系4·2校准操作针对石钢超声设备特点,在校准过程中,探头的对中 调整和周向灵敏度调整是两个关键的环节。在信号校准之前,首先要确保所有探头与棒材距离的一 致性,采用RD/TECH开发的探头对中调整引导软件,可以根据软件提示进行对中调整,从而 满足对中要求,对中调整误差可以控制在0·5mm以内(图6)。图6探头对中调整工具因标准 缺陷长横孔的加工存在一定误差,如长横孔与棒材同心度的误差将造成不同探头对同一缺陷的反映 幅值不同,从而影响检测精度。因此保证在校准过程中,使不同探头对标准伤有相同的反映幅值是校准操作的关键。根据石钢探伤设备的特点以及人工伤的尺寸制定的校准标准是:采用校准样棒旋转前进,根据人工伤的尺寸和探头直径,旋转速度设为0·10r/s,棒材前进速度为0·3mm/s,这样可以使所有探头都能捕捉到人工伤的声反射最高点, 从而保证对同一缺陷的认定度(图7)。图7阵列超声校准示意图4·3检测噪声的控制检测噪声 的出现,将影响超声的检测精度,使误报率提高。超声检测过程中,噪声主要来自:
探头、传动机 械部分、介质、仪器等。根据笔者的使用经验并结合设备特点,在控制噪声方面做了以下工作:( 1)探头噪声。探头产生的噪声有:探头本身信噪比低、声场分布噪声、探头位置稳定性、校准信 号的失真等,探头本身信噪比低和声场分布噪声是使用者无法控制的,对探头位置稳定性和校准信 号的失真采取的措施:使用探头对中软件确保探头的对中精度,在安装过程中保证夹具的牢靠,确 保了探头位置的稳定性;制定精确的校准标准,保证了校准信号的稳定性。(2)机械传动噪声。 针对机械传动带来的噪声,对对中装置进行了调整和维护,确保了对中精度。同时,严格控制检测 速度。(3)介质噪声。石钢探伤设备采用水浸式耦合方式,为了控制气泡和其它杂物接触产生噪 声,延长了生产之前水的过滤时间、对水进行加热、隔层、沉淀处理,过滤袋选择滤孔致密、无其 它杂物坠落的材质,保证了水的纯净度。通过对影响检测噪声的控制,目前石钢超声设备的检测信 噪比与设备刚使用时相比有很大提高,动态信噪比提高了3db。4·4检测综合性能的控制超声 设备的综合性能包括:
信噪比、端部检测盲区、检测精度等,根据设备特点,制作了超声流动样棒 ,流动样棒的人工缺陷针可以针对设备的端部检测盲区(石钢超声设备端部检测盲区为50mm) 、检测精度、信噪比等综合性能指标进行确认,在发现异常情况时可以停车处理,避免出现检测质 量问题。5结论通过对超声设备使用技术的研究、
改进,目前该设备的各项技术指标得到了很好的 控制,检测的棒材得到了用户的一致认可,到目前为止没有发现检测质量问题。在线超声检测设备 以其检测速度快、检测精度高的特点,随着冶金行业高端产品的不断增加和对产品质量要求的进一 步提高,将得到广泛应用。石钢在线超声检测生产实践@于凯军$北京科技大学材料学院!北京100083,石家庄钢铁公司一轧厂,河北石家庄050031
@曹俊卿$石家庄钢铁公司一轧厂!河北石家庄050031
@周立波$石家庄钢铁公司一轧厂!河北石家庄050031介绍了超声检测技术的原理,针对现场 检测时出现的问题,对超声探伤设备进行了改进,检测结果得到了用户的一致认可,未发现检测质 量问题。在线;;
超声检测;;改进落的材质,保证了水的纯净度。通过对影响检测噪声的控制, 目前石钢超声设备的检测信噪比与设备刚使用时相比有很大提高,动态信噪比提高了3db。4· 4检测综合性能的控制超声设备的综合性能包括:信噪比、端部检测盲区、检测精度等,根据设备 特点,制作了超声流动样棒,流动样棒的人工缺陷针可以针对设备的端部检测盲区(石钢超声设备 端部检测盲区为50mm)、检测精度、信噪比等综合性能指标进行确认,在发现异常情况时可以 停车处理,避免出现检测质量问题。5结论通过对超声设备使用技术的研究、改进,目前该设备的 各项技术指标得到了很好的控制,检测的棒材得到了用户的一致认可,到目前为止没有发现检测质 量问题。在线超声检测设备以其检测速度快、检测精度高的特点,随着冶金行业高端产品的不断增 加和对产品质量要求的进一步提高,将得到广泛应用。石钢在线超声检测生产实践@于凯军$北京科技大学材料学院!北京100083,石家庄钢铁公司一轧厂,河北石家庄050031
@曹俊卿$石家庄钢铁公司一轧厂!河北石家庄050031
@周立波$石家庄钢铁公司一轧厂!河北石家庄050031介绍了超声检测技术的原理,针对现场 检测时出现的问题,对超声探伤设备进行了改进,检测结果得到了用户的一致认可,未发现检测质量问题。在线;;超声检测;;改进
More abstracts about the 石钢在线超声检测生产实践