18137130101
铜及铜合金棒材缺陷分析 超声波探伤注意事项
无损探伤在铜及铜合金棒材的缺陷分析中较为常见。由于我国在航空航天、交通轨道建造工程设备中对铜及铜合金棒材都有着广泛需求，所以为了确保其使用时能够安全可靠，一般都会在其采购贸易时，服役前或使用维护检修时，进行无损检测。
铜及铜合金棒材无损检测一般使用的是超声探伤的方法，目前执行的标准为 GB/T3310-2010《铜及铜合金棒材超声波探伤方法》。GB/T3310-2010作为十多年前的老标准，最大的缺点之一就是没有对棒材内部缺陷进行质量分级。此外标准中的横孔对比试样也只是为了探伤挤压棒材缩尾缺陷而设定的，如果按照此灵敏度探伤，棒材内部其它缺陷如气孔、疏松和夹杂缺陷就有可能漏检。这就让部分对铜及铜合金棒材要求内部不允许存在任何缺陷的客户产生疑惑。
根据德检工程收集的资料发现国外没有铜材超声波探伤的有关标准，国内参考标准如下
GJB 3074-97《航天用锆无氧铜锻饼超声波检验方法》
YB/T4119-2004《结晶器铜板超声波探伤方法》
CB 1416-2008《舰船用铜合金锻件超声波检测》
YB/T585-2013《铜及铜合金板材超声波探伤方法》
YB/T1000-2014《铜及铜合金管材超声波纵波探伤方法》
YB/T1103-2016《铜及铜合金管材超声波横波检测方法》
以GB/T3310-2010为依据，参考如上标准，我们在使用超声波探伤时，需要注意的问题如下：
一、超声波探伤的适用范围注意问题
GB/T3310-2010规定的A 型脉冲纵波反射超声波探伤适用的铜及铜合金棒材范围为直径或对边距为10mm-280mm-圆形、方形、矩形和正六边形的产品，还有直径或对边距为10mm-80mm-圆形、方形、矩形和正六边形紫铜棒材。
该标准做所以以 10mm 为下限，主要是考虑到 A 型脉冲纵波反射超声波探伤方法存在探伤盲区，对于直径小于 10mm 的棒材内部缺陷进行探伤很容易漏检，因此确定棒材直径检测下限为 10mm。不过随着技术的发展规定的探伤灵敏度条件下，只要满足信噪比大于等于 6dB，被检棒材均可实施探伤，因此对棒材直径上限的设定已经没有意义。
考虑到用纵波探伤矩形、方形和正六边形铜及铜合金棒材，超声波入射不到边角处，如果在矩形、方形和正六边形的边角处存在缺陷，有可能漏检，因此我们需要增加横波进行探伤，所以对于矩形、方形和正六边形铜及铜合金棒材的超声波探伤建议增加横波探伤。
二、铜及铜合金棒材信噪比的注意问题
上面我们也说了，现在技术的发展，让我们能在规定的探伤灵敏度条件下，被探棒材的信噪比应大于等于 6dB。但是有些铜及铜合金棒材内部晶粒较大或第二相组织较粗(例如挤压紫铜、白铜晶粒较大，复杂铝锰黄铜存在粗大强化相等)，在探伤时晶粒较大或第二相组织较粗引起的杂乱反射波会干扰或混淆缺陷反射波，无法对缺陷进行正确判定，另外对于较大直径的棒材如果采用高灵敏度探伤，同样会出现草状回波与缺陷波相混淆的情况，因此，保守起见，信噪比应大于等于 6dB可采用超声探伤。
三、确定探头及频率的注意问题
超声波探伤用探头的性能测试可以按 JB/T 10062《超声探伤用探头性能测试方法》的规定进行，接触法探伤的探头采用单晶直探头或双晶直探头，液浸法探伤的探头采用纵波线聚焦探头或点聚焦探头。
双晶直探头和聚焦探头主要检测小规格棒材，宜采用较高的超声波频率，聚焦探头的频率应采用 5MHZ ～10MHZ，双晶直探头应采用 2.5MHZ ～5.0MHZ。单晶直探头探伤时在满足信噪比大于 6dB 的条件下应采用较高频率探伤，便于发现小缺陷，否则需采用较低频率才能实施棒材探伤，对于较大直径的棒材宜采用较低频率，单晶直探头的频率选择范围为 0.5MHZ ～5MHZ。
四、对比试块的选用注意问题
超声波纵波法对产品进行探伤时发现缺陷后，均是以平底孔当量来确定缺陷的大小，当缺陷处在远场处时还可以直接用计算法计算出缺陷的平底孔当量直径，如果还采用短横孔调整灵敏度，发现缺陷后就不能对缺陷的当量大小进行评定，也没有办法对缺陷进行等级评定，因此建议将原标准中接触法探伤用的短横孔对比试块改为平底孔对比试块。
五、探伤类型选择注意问题
A 型脉冲纵波反射超声波探伤方法又可分为液浸纵波法、双晶直探头接触法和单晶直探头接触法等探伤方法，根据每种探伤方法的适用范围和特点，结合铜及铜合金棒材对超声波的反射特性，根据棒材直径不同采用不同的探伤方法，具体分类可按以下介绍选择：
(1)直径为 10mm～25mm 的圆形铜及铜合金棒材应采用液浸法探伤。
(2)直径为 25mm～50mm 的圆形铜及铜合金棒材应采用双晶直探头接触法或液浸法探伤。
(3)直径大于 50mm 的圆形铜及铜合金棒材应采用单晶直探头接触法探伤。
铜及铜合金棒材的内部质量缺陷分析
我们对铜及铜合金棒材采用超声波探伤时，需要了解的铜棒内部缺陷，主要可以包括为单个缺陷、多个缺陷以及缺陷的位置和缺陷的当量大小、长度等信息，通过对这些信息进行综合评定，以此来确定棒材的质量等级。
(1) 缺陷的定位
a 缺陷平面位置的确定:将探头在被检棒材表面移动即可获得缺陷最高反射波处的位置，从而确定缺陷的平面位置。
b 缺陷埋藏深度的确定:采用对比试块比较进行确定;或利用棒材的直径采用比例法进行确定。
(2) 缺陷当量的评定
被检缺陷的深度大于或等于三倍的近场区长度时，采用 AVG 曲线及计算法确定缺陷当量;被检缺陷的深度小于三倍的近场区长度时，采用试块对比法确定缺陷当量。
(3) 单个缺陷的评定
当单个缺陷小于探头声束面积时，将缺陷的反射波高与同声程对比试块平底孔的反射波高比较。当单个缺陷大于探头声束面积时，可采用 6dB 法进行评定。
(4) 多个缺陷的评定
对每个缺陷当量的最大反射波高的中心位置进行定位，确定相邻缺陷的距离，比较任意两个相邻缺陷的指示中心间距，以最小的间距根据表 2 进行评定。
(5) 缺陷长度的评定
a、用双晶直探头确定缺陷边界或指示长度时，探头移动方向必须与声波分割面相垂直，在移动探头中使缺陷波高下降到荧光屏满刻度的 25%时，探头中心移动距离即为缺陷的指示长度。
b、用单晶直探头确定缺陷的指示长度时，移动探头使缺陷第一次反射波高下降到荧光屏满刻度的 25%时，探头中心的移动距离即为缺陷的指示长度。
c、液浸纵波线聚焦法探伤时，缺陷报警显示的长度即为缺陷的指示长度
总结，铜及铜合金棒材探伤的质量等级缺陷的评定可参考如下图
这里特别要注意是，我们在做超声探伤时，探伤场地不能设在有强磁、震动、高频、电火花、高温、潮湿、机械噪声大的环境中，以免影响探伤的准确性和探伤的稳定性。
