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標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7233.1—2023《鑄鋼件 超聲檢測 第1部分：一般用途鑄鋼件》修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4992-1:2020，替代了GB/T 7233.1—2009，在引領(lǐng)國家標(biāo)準(zhǔn)向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏方面起到了積極作用。

 

相比GB/T 7233.1—2009，GB/T 7233.1—2023中部分條款得到了完善，但筆者發(fā)現(xiàn)仍存在一些不足之處，基于此對新標(biāo)準(zhǔn)中的幾處條款提出了不同的觀點。

 

1、用詞欠妥的問題

 

新標(biāo)準(zhǔn)中較多的條款中采用“壁厚”的提法，如條款1，3.1，3.2，3.5，4.3.2.3，4.3.2.5，4.5，5.2.3，5.5.3.3.4，5.5.5.1，5.5.7.2，5.5.7.3，5.6，圖1~圖4，表1~表3，圖D.1，圖D.4，圖D.5，圖D.7，圖D.9以及圖D.11。

 

盡管這一提法是由標(biāo)準(zhǔn)ISO 4992-1中“wall thicknesses”直譯而來，但壁厚一詞更適宜于描述管狀、筒狀或容器等中空類鑄件，而描述其他類型鑄件的厚度并不合適。在鑄件類型不明確的前提下，將其表述為厚度更為合適。

 

新標(biāo)準(zhǔn)將斜探頭的“折射角”表述為“入射角”，如條款5.5.1.4，5.5.6，5.5.7.1.3，圖3，圖D.7，圖D.9以及圖D.11。

 

標(biāo)準(zhǔn)ISO 4992-1中除5.5.1外均表述為“angle of incidence”，可見“入射角”這一提法是由標(biāo)準(zhǔn)ISO 4992-1直譯而來。但按標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12604.1—2020《無損檢測 術(shù)語 超聲檢測》中第4.4.2及4.4.6條款所界定，入射角是指入射聲束軸線與界面法線之間的夾角，而折射角是指折射聲束軸線與界面法線之間的夾角。標(biāo)準(zhǔn)中所表述的界面為探頭與工件的接觸界面，所表述的角度為工件中的折射角。

 

標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7233. 1—2009曾將其修正為“折射角”，這一修正的表述更為準(zhǔn)確。

 

新標(biāo)準(zhǔn)將ISO 4992-1中的“discontinuity”一詞修改為“defect”，表述為“缺陷”。

 

按照GB/T 20737—2006《無損檢測 通用術(shù)語和定義》中2.6，2.9以及2.11所界定，不連續(xù)是指材料或工件在物理結(jié)構(gòu)或形狀上的中斷；缺陷是指尺寸、形狀、取向、位置或性質(zhì)不滿足規(guī)定的驗收準(zhǔn)則而拒收的一個或多個傷；傷是指不一定拒收的缺欠或不連續(xù)。即缺陷是指超標(biāo)的傷，而未超標(biāo)的傷或尚未確定是否超標(biāo)的傷應(yīng)表述為缺欠或不連續(xù)，不宜表述為缺陷。

 

2、聲束直徑的問題

 

新標(biāo)準(zhǔn)附錄C直接采用ISO 4992-1的附錄A，給出了聲束直徑的參考，用以區(qū)分缺欠能否測量尺寸。修正了GB/T 7233. 1—2009中由擴充探頭頻率1.25 MHz、2.5 MHz造成的6 dB聲束直徑和近場長度數(shù)據(jù)偏差較大的問題。

 

但結(jié)合超聲檢測基礎(chǔ)理論，探頭前端存在未擴散區(qū)，新標(biāo)準(zhǔn)圖C.1中所給出的聲束直徑均未考慮未擴散區(qū)，這不符合實際，也勢必會給未擴散區(qū)內(nèi)缺欠類型的界定帶來偏差，尤其在使用大尺寸晶片探頭時將帶來更大的偏差。

 

另外，實際檢測采用的是脈沖波，其存在一定的頻帶寬度，所以由單一頻率所推導(dǎo)得出的6 dB聲束直徑會與實際情況存在一定偏差，通過具體試驗測試可得出更加準(zhǔn)確的6 dB聲束直徑。

 

各種聲程和近場長度的探頭對應(yīng)的聲束直徑（新標(biāo)準(zhǔn)的圖C.1）如圖1所示，其中1為1 MHz，L，φ10；2為2 MHz，L，φ10；3為1 MHz，L，φ24；4為2 MHz，T，8×9；5為4 MHz，L，φ10；6為2 MHz，L，φ24；7為4 MHz，T，8×9；8為2 MHz，T，20×22；9為4 MHz，L，φ24；10為5 MHz，L，φ24；11為4 MHz，T，20×22（L為縱波，T 為橫波）。

 

圖1 各種聲程和近場長度的探頭對應(yīng)的聲束直徑 （GB/T 7233.1—2023圖C.1）

 

3、耦合傳輸修正值測定的問題

 

新標(biāo)準(zhǔn)中5.5.3.2要求傳輸修正值測定按照GB/T 39242《無損檢測 超聲檢測 靈敏度和范圍設(shè)定》進行，GB/T 39242為修改采用標(biāo)準(zhǔn)ISO 16811，而ISO 16811又是基于標(biāo)準(zhǔn)EN 583-2進行規(guī)定的。

 

其中耦合傳輸修正值的測定，GB/T 39242在其附錄E中給出了參考方法。該參考方法意在測量耦合傳輸修正，即測量耦合衰減量，測量原理如圖2所示（圖中t1，t2，t3分別為3個試塊的厚度；1，2，3，4表示一次波、二次波、三次波、四次波）。

 

圖2 測定耦合衰減值的步驟（GB/T 39242圖E.1）

 

其采用等聲程的方法避開了擴散衰減的影響，并認(rèn)為四次底波即形成了四個耦合衰減量、二次底波即形成了兩個耦合衰減量、一次底波即形成了一個耦合衰減量，然后對三個試塊的檢測數(shù)據(jù)進行兩兩組合的正交分析得出耦合衰減的量值。

 

此耦合衰減量的測量看似合理，但分析后卻發(fā)現(xiàn)存在較大問題。耦合衰減是超聲波進出耦合層（由探頭保護膜表面、耦合劑層及鑄件的檢測面共同組成）時發(fā)生的往復(fù)透射造成的。四次底波、二次底波及一次底波的實際傳播路徑如圖3所示，可以看出無論一次底波還是二次底波或是四次底波，均只在耦合層形成了一次往復(fù)透射情況。

 

圖3 四次底波、二次底波及一次底波的實際傳播路徑

 

可見，多次反射并不存在多個耦合衰減量。同時多次反射過程中也存在底面的多次反射損失，忽略其影響也會給測量結(jié)果帶來偏差。另外采用加工的試塊來測量耦合衰減也難以保證檢測面狀態(tài)與原鑄件檢測面狀態(tài)相同。如被檢鑄件存在與檢測面相互平行的底面，對鑄件檢測面進行局部修磨，然后對比底波變化，便可直接得出耦合衰減值，采用這種方法既簡單又準(zhǔn)確。

 

另外，如采用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 39242中比較法測定傳輸修正值，如圖4所示（圖中VA1，VA2分別為校準(zhǔn)試塊一次底波和二次底波達到基準(zhǔn)波高時的增益值；VB1，VB2分別為被檢鑄鋼件一次底波和二次底波達到基準(zhǔn)波高時的增益值；?Vt為聲程為Su時傳輸修正值），兩直線的斜率分別為被檢鑄鋼件和標(biāo)準(zhǔn)試塊的衰減系數(shù)，當(dāng)聲程為零時兩直線的偏差僅由耦合差異引起，即兩直線在縱坐標(biāo)上的截距之差便為試塊和工件之間的耦合衰減值。

 

圖4 采用比較法確定傳輸修正值（GB/T 39242圖13）

 

結(jié)語

 

結(jié)合超聲檢測基礎(chǔ)理論以及實際應(yīng)用對標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7233. 1—2023《鑄鋼件 超聲檢測 第1部分：一般用途鑄鋼件》提出了一些問題和建議，有助于后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的進一步完善。

 

另外，國家標(biāo)準(zhǔn)向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏的技術(shù)路線是正確的，但國家標(biāo)準(zhǔn)換版工作存在滯后現(xiàn)象，加快標(biāo)準(zhǔn)換版工作或適時發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)修改單可讓國家標(biāo)準(zhǔn)緊跟國際標(biāo)準(zhǔn)的最新變化，保持標(biāo)準(zhǔn)的先進性。

 

作者：張志剛，陳盛弦（廣東名遠工程檢測有限公司）

 

楊振宇 [通會檢測技術(shù)服務(wù)（南京）有限公司]

 

第一作者簡介：張志剛，高級工程師，專業(yè)方向為無損檢測和質(zhì)量管理。

 

來源：《無損檢測》2024年7期