如何通過超聲波檢測球墨管內部缺陷？

通過超聲波檢測（cè）球墨鑄鐵管（以下（xià）簡稱“球墨管（guǎn）”）的內部缺陷，是一項成熟的無損檢測技術。它主要用於檢測（cè）氣（qì）孔（kǒng）、疏（shū）鬆（sōng）、夾（jiá）渣、裂紋等鑄造或使用過程中（zhōng）產生的缺陷。

以下是詳細的檢測方法、技術和步（bù）驟：

一、 核心原（yuán）理

超聲波檢測的基本原理是利用高（gāo）頻聲波（通（tōng）常超過20kHz）在材料中傳播。當聲波遇（yù）到缺陷（如氣孔、裂（liè）紋）時（shí），由於缺陷與基體材料的聲（shēng）阻抗（kàng）（密度和聲速的乘積）不同，聲波會發生：

反（fǎn）射：部分聲波被反射回來。

散射：聲波方（fāng）向發生改變（biàn），能（néng）量分散。

衰減：聲波能量減（jiǎn）弱。

通過接（jiē）收和分析這些回波信號（位置、幅度、形狀（zhuàng）等），就可以判斷缺陷是否存在、評估其大小、位置和（hé）性質。

二、 主要檢測方法（fǎ）

針對球墨管，常用的是以下兩（liǎng）種超聲波方法：

1. 脈衝反射法（常用）

這是基礎、廣泛使用的方法。使用一個探頭同（tóng）時充（chōng）當發射器（qì）和接收（shōu）器。

如何工作（zuò）：

探頭向管（guǎn）壁發射超（chāo）聲（shēng）波脈衝（chōng）。

超聲波（bō）穿（chuān）過管壁，到達內壁（或外壁）時，會發生一次反射，形成“底波（bō）”。

如果管壁（bì）內部有缺陷，在底波之前會出現一個“缺陷波”。

判斷依（yī）據：

缺陷波的位置：在儀器屏幕上，根據缺陷波與初始脈衝和底波之間的時間差，可（kě）以準確計算出缺陷在管壁中的深度。

缺陷波的幅（fú）度：幅度越高，通常表示缺陷的反射麵越大（dà）或與聲束更垂直，缺陷可能（néng）越嚴重。

底（dǐ）波衰減：如果材料內部有疏鬆、夾渣等眾多小缺（quē）陷，會導致聲波能量嚴重（chóng）衰減，底波高度會（huì）顯著降低甚至（zhì）消失。這是判斷材料致（zhì）密性的重要指標。

2. 衍射時差法（fǎ）（TOFD）

這是一種更專業、定（dìng）量更準確的技術，尤其適用於檢測和測量裂紋等高平麵缺陷的自身高度。

如（rú）何工作：

使用一對探頭（一發一收），對稱地放（fàng）置在焊縫或待檢區域的兩側。

主要利用（yòng）的是缺陷端部（bù）產生的衍射（shè）波，而不是反射波。

優勢：

不依賴波幅，定量精度高，能準確測（cè）量裂紋的深（shēn）度和長（zhǎng）度。

檢測（cè）速（sù）度快，覆蓋區域大。

通（tōng）常與脈衝反射法結合使用，相互驗證，提高檢測結果的可（kě）靠性。

三、 具體操作步驟

前期準備

表（biǎo）麵處理：這是關鍵（jiàn）一步。必須將檢（jiǎn）測（cè）區域的（de）油漆、鐵鏽、汙垢清理幹淨，露出金屬光澤。粗糙的表麵會嚴重散（sàn）射聲波，導致無法檢測。

耦合劑塗抹：在探頭和管壁之間（jiān）施（shī）加（jiā）耦合劑（如機油、甘油、專（zhuān）用耦合膏），以排除空氣，確保超聲波能有效傳入工件（jiàn）。

儀器（qì）校準

試塊：使用與被檢球（qiú）墨管相同材質、相同規格、含有已知人工缺陷（如平底孔、橫孔）的校準試塊。

校準內容：

時間基線校準：將（jiāng）屏幕上的距離刻度與實際聲程對應起來（lái），確（què）保深度/位置測量準確。

靈敏度校準：調整儀器的增益（放大（dà）倍數），使試塊中（zhōng）的人（rén）工缺陷回波達到（dào）規定的高度，以此作為現場檢測的評判標（biāo）準。

掃描檢（jiǎn）測

探（tàn）頭在檢測區域以一定的掃查路徑（如鋸齒形（xíng）、螺旋形）勻速移動，並保持穩定的壓力。

檢測人員需密切觀察儀器屏幕上的波形變化，記錄所有可疑信號。

缺陷分析與評定

根據檢測（cè）標準（如GB/T 9444、ISO 4992等球墨鑄鐵（tiě）件超聲（shēng）波檢測標（biāo）準），對發現的缺陷進行評定。

評定的主要參數（shù）包括：缺陷當量大小（與試塊中（zhōng）的人工缺陷比較）、缺陷位置、缺（quē）陷指示長度等。

根據評定（dìng）結（jié）果，依據驗（yàn）收標準判斷該球墨管是（shì）合格（gé）、返修還是報廢（fèi）。

四、 球墨管檢測的特殊性與挑戰

球墨組織的影響：球墨鑄（zhù）鐵的基體是金屬，其中分布著球狀石墨。石墨本身就是一個聲學反（fǎn）射體，會導致背景“噪聲（shēng）”較高，信噪比低於鋼材。這對（duì）檢測微小缺陷提（tí）出了（le）更高（gāo）要（yào）求，需要操作人員有豐富的經驗來區分石墨引（yǐn）起的雜波和真實缺陷信號（hào）。

曲率影響：管道的曲麵會使聲束聚焦或發散，影（yǐng）響檢測（cè）靈敏（mǐn）度。通常需要使用與管徑（jìng）匹配的曲麵探頭或小尺寸探頭來保證（zhèng）耦合效果。

檢測位（wèi）置：

管（guǎn）體：主（zhǔ）要檢測壁厚方向的鑄造缺陷。

承（chéng）插口：此區（qū）域形狀複雜，應力集中，是裂紋的高發區，需（xū）要特（tè）別關注。