超聲波無損檢測在大型鑄件上的應(yīng)用
 前言：
大型鑄件通常采用地坑式砂型鑄造方法成型鑄造成型并完成熱處理、粗加工后，進(jìn)行超聲波無損檢測（UT），對鑄件內(nèi)部的質(zhì)量進(jìn)行檢測。

但UT檢測合格的大型鑄件在使用過程中仍有3%開裂失效。在接觸過的案例當(dāng)中，鑄件在使用一段時間后（在質(zhì)保期以內(nèi)）開裂，造成較為嚴(yán)重的不良影響，對生產(chǎn)廠商和設(shè)備制造商造成一定損失。

問題分析：
大型鑄件在正常使用期限內(nèi)開裂，以輪帶為例，無論是開裂的位置，還是裂紋的走向都很相似，同時不論是國內(nèi)項目還是國外項目，輪帶都至少經(jīng)過三位或以上的UT檢測師檢測，檢測的結(jié)果都是合格的。裂紋走向示意圖見圖1。

檢測合格的輪帶在使用過程中出現(xiàn)開裂屬于小概率事件，但經(jīng)過仔細(xì)分析，均是由以下兩點(diǎn)原因造成（見圖2）。

（1）合格輪帶都會存在內(nèi)部缺陷，此缺陷是屬于UT檢測標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)允許存在的。即每一條鑄造合格的輪帶都會存在成為潛在裂紋源頭的缺陷，通常此缺陷存在于輪帶的近表面100mm以內(nèi)。 

（2）疲勞接觸應(yīng)力對輪帶的開裂起到催化促進(jìn)作用，促進(jìn)潛在裂紋的形成以及延展。這兩點(diǎn)原因哪個是主要，哪個是次要，還是同時存在共同作用，需要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行分析。

在對案例進(jìn)行現(xiàn)場檢測以及對缺陷區(qū)域進(jìn)行清理的過程中發(fā)現(xiàn)，在輪帶表面開裂裂紋下100mm以內(nèi)的深度，都存在夾渣缺陷，同時檢測窯的滑移量，都是在設(shè)計范圍以內(nèi)的，因此檢測合格輪帶小概率開裂的主要原因是，近表面存在不超標(biāo)的潛在缺陷，在使用過程中，受到循環(huán)疲勞接觸應(yīng)力的作用，導(dǎo)致缺陷失穩(wěn)開裂，向內(nèi)外兩側(cè)同時擴(kuò)展。

解決方案：
通過三起案例中收集到的輪帶運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，以及修復(fù)過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題，判定是由于近表層的不超標(biāo)缺陷失穩(wěn)導(dǎo)致輪帶開裂。 

通過這些案例說明，大型鑄件的使用安全可靠性不是簡單地依據(jù)質(zhì)檢報告判定的，需要通過鑄造工藝、材料力學(xué)以及質(zhì)檢探傷三位一體地進(jìn)行綜合 控制和評估，是一個系統(tǒng)問題。 

但是對于大型鑄件的內(nèi)部質(zhì)量，使用UT檢測時不能僅對鑄件是否合格進(jìn)行評判，更重要的是要對工作區(qū)域進(jìn)行二次檢測。對于鑄件質(zhì)量控制的工作步驟如下： 

（1）嚴(yán)格控制造型工藝大型鑄件的內(nèi)部質(zhì)量，從它的造型開始就已經(jīng)決定，因此對于鑄造廠家的造型工藝一定要進(jìn)行評審，冒口布置的合理與否、內(nèi)澆道布置能否保證鋼液充型順暢、冷鐵擺放位置是否合理、排氣孔數(shù)量是否足夠、澆注溫度是否合適、冒口保溫措施是否到位等等一系列問題都要注意。 

 （2）進(jìn)行二次掃描和評估 根據(jù)鑄件的實(shí)際使用工作面，分區(qū)域使用不同 靈敏度進(jìn)行UT檢測，不使用單一靈敏度進(jìn)行檢測。 

評估結(jié)果是大于等于的，小概率事件可以避免；評估結(jié)果是小于的，將結(jié)果通知分交廠家，告知潛在 風(fēng)險，雙方留下備忘錄，有備無患。

結(jié)語 
（1）按超聲波無損檢測（UT）標(biāo)準(zhǔn)檢測合格的大型鑄件，在正常使用壽命內(nèi)仍會有小概率開裂問題發(fā)生。
（2）為避免小概率事件發(fā)生，在UT檢測判定合格的基礎(chǔ)上，使用不同靈敏度對鑄件的工作區(qū)域100mm內(nèi)進(jìn)行二次檢測，對潛在不超標(biāo)的缺陷進(jìn)行二次評估，以避免大型鑄件小概率開裂問題的發(fā)生。
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