钢中夹杂缺陷的探伤检验及分析

朴启霞，栗 雪，卞恒才

(东北特钢集团北满特殊钢有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔161041)

2013年－2014年我公司生产的锻件产品，夹杂缺陷占据了很大一部分比例，且居高不下，严重困扰公司的产品质量。探伤是最后一道把关工序，我们通过对钢材实际探伤，动态和静态观察，记录缺陷的位置，缺陷当量大小，对典型缺陷解剖分析，找出夹杂缺陷的探伤特点，把探伤波形与低倍结果进行对比，为查找问题产生的真正原因，防止此类问题再次发生，积累了一定参考数据。

1 解剖记录

对部分不合格品进行取片定性，以下是两支解剖实例。

1.1 探伤条件

探伤仪器型号:CTS－23型模拟超声波探伤仪。探头型号:B2S德国进口直探头(直径φ24mm，频率2MHz)。耦合剂:机油。钢材表面状态:粗加后。钢材直径:φ200mm－φ500mm。探伤方法:纵波直探头探测。

1.2 探伤情况描述

对φ500mm直径锻件材在径向方向进行100%探伤，探伤缺陷波形如图1所示，探伤结果:非K端700mm长φ5/3～4。在距非K端380mm取横向试片进行低倍酸浸试验，试片厚30mm。低倍结果如图2。

图1 探伤波形

图2 低倍形貌(夹杂)

2 低倍检验

从上述探伤波形及解剖结果看，探伤缺陷当量普遍在Φ3－Φ5之间，缺陷位置一般屏显2－6格，缺陷呈分散球形小圆点，或小扁口，夹杂的数量多，伤波一大堆，但对底波的影响并不明显。

3 缺陷分析

通过超声波探伤、低倍试片观察，我们认为缺陷较大，属于报废性缺陷。缺陷1从低倍图片肉眼可见夹渣，且缺陷较多分散。

3.1 夹杂探伤的原理

在超声波探伤中，白点、裂纹、缩孔是钢材中不允许存在的三大缺陷，此类缺陷严重破坏了金属的连续性。从超声波探伤原理讲，只要声波在传播过程中遇到反射体，就会发生反射、折射和波形转换，特别是遇到声阻抗相差大的界面，反射尤为强烈。

基于上述原理，夹杂中声阻抗远小于钢中声阻抗，故缺陷反射波较强烈。通常用人工平底孔的大小作为选择探伤灵敏度的基准。但人工平底孔与自然缺陷毕竟有许多不同，夹杂物的表面远不及人工孔表面平整光滑，夹杂物的表面凹凸不平，故在检测过程中也会有不同程度的能力损失。

3.2 夹杂物在钢中分布超声波探伤特征

内在夹杂常以群集形式出现，它在轴锻件中的分布规律常与钢锭中的偏析有关，还与轴在钢锭上的切取部位及锻造条件的选择有关。

夹杂的第一个波形特征:由一系列高低不等疏密不均的伤波所组成，波峰分枝，波头圆钝不清晰。当探头移动时，伤波此起彼伏，变化迅速，在夹杂周围往往伴有许多微小夹杂物，这些夹杂物一般尺寸较小，虽不能构成独立的伤波，但对大夹杂物的伤波波形却有着直接的影响，造成波峰分枝，波头圆钝，清晰地降低，并使伤波脉冲宽度加大［2］。

夹杂的第二个波形特征:虽然群集夹杂的伤波数量多，波幅高，范围大，但是相对于同等数量级的其它缺陷，如裂纹、气孔，缩孔，白点等，夹杂对低波幅度和低波反射次数的影响不十分显著。夹杂是钢中的固有缺陷，由于内在夹杂与金属基体有着较好的密合性，因此声波在夹杂处，除了部分能量反射外，还有一部分能量穿过夹杂继续向前传播，从而使得低波具有较多的能量［2］。

夹杂的第三波形特征:夹杂物伤波幅度虽然较高，但在降低仪器灵敏度时，伤波幅度下降很快，其衰减量通常只有几个分贝。通常采用夹杂物的伤波与低波进行比较［2］。

根据以上三点，我们此批废品与上述特征完全吻合。

4 防止夹杂产生的措施［2］

(1)减少原材料对非金属夹杂物的影响。

(2)注意氧化期和还原期的操作。

(3)采用耐火材料质量高的包衬，流钢砖和出钢槽衬。

(4)出钢前炉顶，出钢槽，钢包均应吹扫干净。

(5)要保证钢水在钢包中保持一定的镇静时间，以利于夹杂物上浮。

(6)确保正常的浇注温度和浇注速度。

5 结语

通过以上解剖试验分析，确定缺陷性质为夹杂，找到了问题产生的原因，并在冶炼和加工过程中采取了防治措施，在对后期补制料探伤时，夹杂明显减少，提高了钢材实物质量。

［1］全国锅炉压力容器无损检测人员资格考核委员会.超声波探伤［M］.北京:劳动部中国锅炉锅炉压力容器安全杂志社会，1997.

［2］钢中缺陷的超声波定性探伤［M］.北京:冶金工业出版社，1990.