????1 鍛件的檢測技術要求?

????隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，對產品質量的要求越來越高，特別是航空、航天、核電等重要場合的產品。超聲檢測作為工件內部缺陷檢測的有效手段，以其可靠、靈敏度高等優(yōu)點，在現(xiàn)代無損檢測領域占有重要地位。?
????鍛件超聲檢測時，近表面缺陷容易漏檢，原因主要是探頭盲區(qū)，探頭盲區(qū)與近表面檢測有關。此次研究的目標就是尋求解決減小盲區(qū)提高近表面缺陷檢測靈敏度的技術方法。

????2 檢測近表面缺陷的實驗器材?
????由超聲檢測知識可知，檢測近表面缺陷的常用方法有：雙晶探頭法、延遲塊探頭法和水浸法。根據(jù)檢測方法準備了以下實驗器材：?
????（1） 超聲波探傷儀1臺；?
????（2） 探頭：

????雙晶直探頭，規(guī)格為10P10FG5；

????延遲塊探頭，規(guī)格為10P10；

????水浸聚焦探頭，規(guī)格為10P10SJ5DJ。

????選用以上探頭檢測近表面小缺陷，是因為：?
????探頭頻率高，分辨力好，波長短及脈沖窄，有利于發(fā)現(xiàn)小缺陷；?
????探頭尺寸小，入射能量低，阻尼較大，脈沖窄，有利于發(fā)現(xiàn)小缺陷。?
????（3） 試塊：?
????在航空、航天、核電等領域中，重要鍛件一般是高強鋼，如A-100鋼和300M鋼，鋼的組織都較為均勻。?
????如果聲速相同、組織相近，超聲檢測用對比試塊可以使用其他的鋼種進行代替。?
????資料顯示，A-100鋼的聲速約為5750mm/s，300M鋼的聲速約為5800mm/s。我們現(xiàn)有的超聲波試塊，實測聲速約為5850mm/s，聲阻抗與A-100鋼和300M鋼的聲阻抗較為接近。因此，可使用現(xiàn)有的試塊進行實驗和研究。?
????試塊編號為：1#，2#，3#；各試塊的俯視圖均如圖1所示，圖中的孔均為平底孔，1#，2#，3#試塊上的孔到上表面的距離分別為1，2，3mm。試塊尺寸見圖1。?

圖1 試塊的俯視圖示意?

????3 實驗方法?
????3.1 實驗1?
????使用10P10FG5雙晶探頭分別對1#、2#、3#試塊進行測試。?
????實驗結果可見，使用雙晶探頭能成功檢測出2#試塊上Φ1.6mm，Φ2mm的平底孔與3#試塊上所有的平底孔；但2#試塊上Φ0.8mm的平底孔，以及1#試塊上所有的平底孔都未能有效地檢出。?
????從圖2分析可知，雙晶探頭聚焦區(qū)限制了2#試塊上Φ0.8mm及1#試塊上所有平底孔的檢出。?
可以發(fā)現(xiàn)：?
????1、只有當缺陷位于聚焦區(qū)內，才能得到較高的反射回波，容易被檢出。?
????2、當缺陷位于聚焦區(qū)外，無法被聲束掃查到，所以得不到缺陷的回波，因此就很難發(fā)現(xiàn)此類缺陷。

圖2 雙晶探頭聚焦區(qū)示意圖?

????3.2 實驗2?
????為解決實驗1中，由于雙晶探頭聚焦區(qū)限制造成的，對2#試塊上Φ0.8mm及1#試塊上所有平底孔無法檢出的問題，改用無聚焦的10P10延遲塊探頭，對2#試塊上Φ0.8mm及1#試塊上所有平底孔進行測試。?
????實驗結果顯示，使用延遲塊探頭能成功檢測出2#試塊上Φ0.8mm及1#試塊上所有的平底孔。?
????3.3 實驗3?
????實驗1和實驗2都是利用直接接觸法進行檢測，實驗3使用10P10SJ5DJ水浸聚焦探頭，利用水浸法分別對1#、2#、3#試塊進行測試，結果未能檢測出1#、2#、3#試塊上所有的平底孔。?
????究其原因是因為：水/鋼之間介質的聲阻抗不同，造成水/鋼產生界面波；并且超聲波從水中經(jīng)過，水對超聲的衰減，造成了超聲能量的降低；這樣，需要提高脈沖發(fā)射強度來解決。但脈沖發(fā)射強度提高的同時，脈沖自身又變寬了，造成近場干擾加大；因此，在聲束由水進入鋼時聲束又會形成發(fā)散，無法分辨接近表面的小缺陷，也就未能檢測出試塊中的平底孔。?
????4 總結?
????總結一下，我們發(fā)現(xiàn)：對于近表面小缺陷的檢測，為了兼顧檢測靈敏度和檢測盲區(qū)，采用高頻窄脈沖延遲塊探頭的檢測效果最佳。高頻窄脈沖延遲塊探頭才是近表面小缺陷檢測的緊箍咒，使它無所遁形。

節(jié)選自《無損檢測》2015年第37卷第5期