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复合板基板内部缺陷检测实例分析及问题讨论

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发表于 2013-8-13 19:54:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 luolang1314 于 2013-8-13 20:07 编辑

810日(周六),我公司检测人员在换热器管板复合板入厂超声检测中向我反馈发现异常波形,是否缺陷无法判定一事。随检测人员到现场查看实物和实际检测波形,发现在做复合板贴合率检测时,复合板基板当中(根据声程判定)有一较高回波,如下图:
该管板材质为TA2/S31603 III,规格为δ=10+120 mm(实测厚度131mm)。如下图

由于在复合板贴合率检测时发现该异常波形,后采用2.5P 20直探头、 CS(碳钢)锻件试块调节灵敏度,从覆材侧估算缺陷当量为Φ1.5mm,但是此种方法估测缺陷当量并不可靠,原因试块材质与S31603  III锻件声学性能相差较大。与复合板供方联系,其回复基板在做超声检测时,就发现部分区域波形异常,但并不超标。复合板供方检测人员到我厂复验,采用1.25P20直探头、大平底法调节灵敏度(定量线为Φ6)得到两处回波较高缺陷,波高略超Φ2评定线,略为满屏30%,深度为68.9(对应声速为5931),缺陷当量直径为Φf=2.5mm,当量为 Φ6-10dB;缺陷面积约为Φ20mm(一个探头面积),经过供方检测人员集体讨论,该处缺陷并不超标,可能为奥氏体不锈钢锻件偏析。
采用HS800仪器,搭载1.25P20直探头,利用大平底确定扫查灵敏度进行重新检测定位,发现缺陷当量直径最大约为Φ3.5mm,不能完全排除为裂纹类缺陷,建议材料检验人员记录缺陷位置,尽量使得管板在钻孔时能将缺陷钻除。(猜测缺陷原因:1,因热处理不当,奥氏体不锈钢半板厚成分偏析导致缺陷回波;2,材料冶金缺陷或锻造比不合适引起相关缺陷,心部疏松或带状夹杂物;3,氢脆引起的微裂纹)
由于分别采用2.5P20、1.25P20该较高回波波形基本无变化,且分别从覆材侧、基材侧进行检测缺陷波深度符合定位要求,基本排除粗晶引起林状回波的可能。查看数字机重复频率为100Hz,更改重复频率缺陷回波无变化,排除幻象波的可能。
为了进一步了解该缺陷的信息对该范围采用TOFD检测,TOFD检测图谱如下图:
TOFD图谱显示深度60-70mm,基材内有一条状缺陷,与晶粒噪声明显不同。(按基材120mm厚度及缺陷深度60mm确定pcs=140mm,2.25MHz Φ12探头对;检测区域为图示打磨区域)
对其它区域进行TOFD检测,得到的图谱和缺陷区域非常近似。故整个基板在该深度区域存在类似缺陷分布情况。
   缺陷区域UT反射回波较高,容易引起检测人员注意;对完好区域,提高灵敏度,仍然发现基材60-70mm附近有反射回波,回波并不高,不到满屏30%。
检测结论:综合上述检测方法分析,该缺陷不超标,超声检测结果合格;但为了进一步了解缺陷成因,积累奥氏体不锈钢锻件判定经验,希望复合板供方在有余料的情况下对基板余料深度在60-70mm区域进行宏观金相分析;将不超标的缺陷在管板上标示出,尽量将开孔位置安排在缺陷区域,同时钻至目标深度(覆材下70mm左右),采用目视或PT检测,观察是否为裂纹类缺陷。
奥氏体不锈钢锻件检测属于检测的难点问题,希望引起广大坛友注意!本文希望起到抛砖引玉的作用,能得到专家的指导和建议!
下面针对本次检测提出如下问题,希望大家讨论。有些问题可能能有明确的答案,有些问题可能没有明确答案。希望有心的坛友发表自己的看法!

问题1 请根据该复合板基材情况及4730选择探头、检测灵敏度、试块等检测工艺;若没有试块,能否用大平底确定检测灵敏度?如何设置检测灵敏度?

问题2,采用大平底调节灵敏度的方法获得的波形如下图(一次底波调节至80%,数字机增益为39.2dB)按Φ6当量验收,需增加多少dB作为扫查灵敏度?出现图示波形,不考虑衰减的情况下,其缺陷当量分别是多少?(注:1#缺陷波形见图1,缺陷显示深度67.3mm,波高75.3%;2#缺陷波形见图2,缺陷显示深度67.6mm,波高为60%;3#缺陷波形见图3,缺陷显示深度为66.7mm,波高为60.7%。声速5750,探头延迟1.05us 可能不准,故显示深度仅供参考)
                                 图1
                                  图2
                                  图3

问题3,上述图形中哪一个缺陷波形相对难以接受一些?依据是什么?上述检测波形及检测参数有哪些不合理的地方?需要怎么改进?奥氏体不锈钢锻件检测当中,在标准引用及实际操作方面,你认为存在哪些困难?哪些方面不易控制?哪些方面可能引起争议呢?

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枫林晚 + 25 一个非常好的奥氏体锻件的检测实例,有一定.

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 楼主| 发表于 2013-8-13 20:59:57 | 显示全部楼层
本帖最后由 luolang1314 于 2013-8-13 21:17 编辑

采用对比试块不太现实。除笔者所在公司没有奥氏体不锈钢锻件试块外,其他很多公司都没有对比试块。而且,标准还推荐,最好配有不同晶粒大小的试块,这个就更难办到了!
只要满足三倍近场区外,采用大平底定量不失为一种可行办法!
TOFD在标准中规定对于粗晶类材料检测不适用,主要是针对粗晶类焊缝检测,对于母材检测,没有规定。粗晶材料焊缝TOFD检测,的确有一定困难。在N08810材料焊缝检测当中,笔者发现TOFD和相控阵都难以发现目标缺陷(裂纹),但是在其它奥氏体不锈钢焊缝(304)TOFD检测当中,无论是信噪比还是缺陷检出率,都还可以的。
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 楼主| 发表于 2013-8-14 08:41:09 | 显示全部楼层
第2个问题提的比较好,标准考虑的都是先做基材超声,然后做复合板超声;万一已经爆炸复合了,需要对基材进行分析,检测方法和依据如何确定,没有规范要求;难道需要撕开覆材,才能对基材检测?
第一个问题,在提高定量准确性方面有一定可取的地方,但是实际操作估计不易推广。对于均匀性较差材料的定量采用该方法,还是稍微可靠一些。
对于均匀性较好的材料,取某一完好区域调节灵敏度或制作曲线,就足够了,不然反复调节灵敏度,一则繁琐。(至于均匀性较好的判定,可以采取随机取测试点,采用一次底波调节80%,观察基本增益偏离值,偏离值小于某个阈值(如2dB)则可视为均匀性较好?)
二则采用大平底当量计算法不像试块定量准确,只是估测缺陷当量大小,理论误差本就较大,个人觉得采用该方法提高定量准确性的意义不大。
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发表于 2013-8-14 14:22:16 | 显示全部楼层
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发表于 2013-8-14 20:42:10 | 显示全部楼层
两块板都焊在一起了,楼主是如何在板上用底波调节灵敏度的?
我们都是在孤单中执著行走的孩子!
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 楼主| 发表于 2013-8-14 23:15:09 | 显示全部楼层
大平底调节灵敏度时,直接以复合板覆材代替基板底波进行调节(覆材厚度并不厚);TOFD调节时,以界面波确定Bw线。
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发表于 2013-8-16 22:28:56 | 显示全部楼层
锻件的检测我做的很少。关于奥氏体不锈钢锻件,既然是锻件,其晶粒相对还是比较小的,通过上传的波形图,其信噪比还是比较高的,一般要求应大于10dB。
从图3来看,缺陷的反射波比较高,且导致底波明显下降,说明:1,缺陷具有足够大的面积(相对于深度处的声束宽度);2,缺陷的声阻抗与母材相差较大。
另外,既然发现了缺陷,缺陷量满足要求了,但是如何定性那?   锻件中一般不能有白点,裂纹等缺陷。通过缺陷波形看一般不能是白点或者裂纹。但是如何定性又成了争议的地方。另外,选用低频的探头,且是纵波。其灵敏度能否满足要求?关于扫查灵敏度一般至少提高6db,   更多要提高14Db。
今天摇一摇出来47个金币
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 楼主| 发表于 2013-8-17 06:37:56 | 显示全部楼层
同意你的观点。
个人感觉,锻件缺陷的定性比焊缝缺陷的定性还要困难一些。原因是,焊缝检测出现异常波形,还可以根据焊接工艺,焊接过程记录反馈,缺陷位置进行综合分析帮助定性。而对于锻件-原材料验收一块,需要检测人员对材料的冶金、加工、热处理流程有一定了解,而一般制造企业检测人员,恰恰缺少这方面的知识,所以很难从工艺的角度辅助分析缺陷性质。另外,原材料的一些相关检测报告和记录,只要是出厂的,很少有不合格或不符合项目的记录,这也增加了定性的难度。
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