GB/T 34904-2017 球墨铸铁件 超声检测

　　ICS 77 . 040 . 20 J 3 1

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 34904—2017

　　球墨铸铁件 超声检测

　　Spheroidalgraphiteironcastings—ultrasonictesting

　　2017-1 1-01 发布 2018-05-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 34904—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由全国铸造标准化技术委员会(SAC/TC 54)提出并归口 。

　　本标准负责起草单位：江苏吉鑫风能科技股份有限公司。

　　本标准参加起草单位：大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司、兰州兰石铸锻有限责任公司、安徽省机械科学研究所、江苏钢锐精密机械有限公司、慈溪汇丽机电股份有限公司、马鞍山市海天重工科技发展有限公司、沈阳铸造研究所。

　　本标准主要起草人：李小青、倪满生、蒋春宏、刘 雪 波、刘 强 虎、闫 兴 义、郭 宗 山、梁 立 胜、罗 宇、孙爱民、李兴捷。

　　GB/T 34904—20 17

　　球墨铸铁件 超声检测

　　1 范围

　　本标准规定了球墨铸铁件超声检测的术语和定义、一般要求和检测方法。

　　本标准适用于一般用途球墨铸铁件且厚度在 10 mm~500 mm 范围内的球墨铸铁件缺陷的超声检测。

　　本标准不适用于球墨铸铁球化率的检测和穿透技术的检测方法。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　3 术语和定义

　　GB/T 12604 . 1 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　浮渣 dross

　　铸件边缘区的细微夹渣物(氧化物、硫化物等)，密度比熔融金属小、结集在熔池表面或铸件表面的熔渣。

　　4 一般要求

　　4 . 1 订货信息

　　订货时需方应提供下列信息：

　　a) 球墨铸铁件超声检测的区域、数量或百分数;

　　b) 球墨铸铁件各部位的质量等级;

　　c) 检测工艺要求;

　　d) 是否有其他检测的特殊要求。

　　4 . 2 人员资质

　　超声检测人员应依据 GB/T 9445 或其他等效标准的规定，取得相应资格证书。

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　　4 . 3 检测设备

　　4 . 3 . 1 超声检测仪

　　4 . 3 . 1 . 1 超声检测仪的性能应满足 GB/T 27664 . 1 规定的要求，并具备下列特性：

　　a) 范围：钢中纵波和横波，至少在 10 mm 和 2 000 mm 内可连续选择;

　　b ) 增益：范围调整在 80 dB 以上，步进级每档不大于 2 dB,精度 1 dB;

　　c) 至少满足双晶和单晶两种探头可调，同时满足探头从 0 . 5 MHz~ 5 MHz 标称频率，可调换使用。

　　4 . 3 . 1 . 2 操作人员应根据 GB/T 27664 . 3 定期检查超声检测组合设备。

　　4 . 3 . 2 探头

　　4 . 3 . 2 . 1 双晶探头应用于检测靠近测试表面的区域，检测近表面的缺陷时，可使用双晶探头或斜探头。

　　4 . 3 . 2 . 2 对于特殊的几何形状，可使用斜探头进行检测。 斜探头标称的折射角一般在 45°~70°范围之内，斜探头可检测的声程最大为 100 mm。

　　4 . 3 . 3 超声检测仪和探头

　　4 . 3 . 3 . 1 仪器和探头频率应分别符合 GB/T 27664 . 2 和 GB/T 27664 . 3 。

　　4 . 3 . 3 . 2 高频率探头通常用于检测薄壁或高质量要求的铸件。 铸件壁厚分区如图 1 所示。

　　说明：

　　1 — 边缘区;

　　2 — 中心区; t—壁厚;

　　a=t/5(最小 5 mm,最大 30 mm)。

　　图 1 铸件壁厚截面分区

　　4 . 3 . 3 . 3 如果已知球墨铸铁件的声速，可根据声速确定探头的折射角，见图 2 。

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　　说明：

　　Y1 —球墨铸铁的折射角 αc ;

　　X —横波声速 ctrans , 单位为米每秒(m/s) ;

　　Y2 — 钢的标称折射角;

　　a — 同步的纵波和横波。

　　图 2 已知钢的折射角确定斜探头在球墨铸铁中的折射角

　　4 . 3 . 3 . 4 使用两个同样的探头精确测定折射角度，如图 3 所示。

　　说明：

　　αc —铸件的折射角;

　　A— 在最大信号处斜探头的探头入射点的距离;

　　t —壁厚(最终装配尺寸);

　　1 — 同型号的斜探头;

　　2 — 试样或参考试块。

　　图 3 用斜探头确定球墨铸铁的折射角

　　已知折射角 α,根据式(1),可以确定球墨铸铁横波声速：

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　　犆 ……………………( 1 )

　　式中：

　　犆c —铸件横波声速，单位为米每秒(m/s) ;

　　3 255—钢横波声速，单位为米每秒(m/s) ;

　　αc —铸件折射角度，单位为度(°) ;

　　αs —钢折射角度，单位为度(°)。

　　4 . 3 . 4 耦合剂

　　耦合剂应能润湿检测区域，保证探头与被检测面之间有最佳的声波传递效果。 在进行校准和随后所有的检测时，应使用相同的耦合剂。

　　4 . 4 铸件检测表面准备

　　被检测的铸件表面应与探头达到满意的耦合效果(例如铸态表面，抛丸表面、清理打磨表面或加工表面)。

　　4 . 5 仪器校准

　　4 . 5 . 1 参考反射体

　　4 . 5 . 1 . 1 超声设备灵敏度设定需利用一个恰当的参考反射体，例如铸件本身的平行面、平底孔试块、长横孔试块或根据 GB/T 19799 . 1 和 GB/T 19799 . 2 制作的参考试块等。

　　4 . 5 . 1 . 2 利用参考反射体来制作参考曲线时，应根据不同材料的声能衰减、表面质量和材料声速来确定转移补偿。 表 1 规定了铸件不同厚度的参考反射体可探测的最小平底孔直径的信号水平。

　　表 1 超声可探性要求

　　4 . 5 . 2 参考试块法

　　4 . 5 . 2 . 1 选用球墨铸铁参考试块

　　4 . 5 . 2 . 1 . 1 参考试块应具备与被检测的铸件相同的超声特征，厚度应与被检测铸件的壁厚相当，表面特性(表面光洁度)也要相同，试块的面应是平的和平行的。

　　4 . 5 . 2 . 1 . 2 参考试块应具有符合表 1 的平底孔或等效的长横孔作为参考反射体，利用式(2) 可以进行由平底孔直径到长横孔直径的换算：

　　犇 ……………………( 2 )

　　式中：

　　犇Q —长横孔直径，单位为毫米(mm) ;

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　　DFBH —平底孔直径，单位为毫米(mm) ;

　　λ —波长，单位为毫米(mm) ;

　　s —声程长度，单位为毫米(mm) 。

　　此公式仅适用于 DQ≥2λ、s≥5 倍近场长度的单晶探头。

　　4 . 5 . 2 . 2 选用标准钢参考试块

　　当使用标准的钢参考试块设定灵敏度时，应考虑铸件和校准试块的声速、声衰减和表面质量的不同。

　　4.5.3 选用 DGS法

　　直接利用铸件本身的平行面作为参考反射体，使用针对球墨铸铁计算出的 DGS 图(有些探头自带)来进行超声设备灵敏度的设定。

　　5 检测方法

　　5 . 1 材料

　　5 . 1 . 1 小铸件，一般铸件重量 ≤500 kg;大铸件，一般铸件重量 >500 kg。 小铸件的质量等级执行表 2和表 3,大铸件执行表 4 和表 5,适用于铸件不同壁厚区域。

　　5 . 1 . 2 操作人员应根据 JB/ T 9219 检查球墨铸铁件的纵波声速，纵波声速应 ≥5 500 m/ s。

　　5 . 1 . 3 材料的超声可探性可通过比较参考反射体回波高度(通常是第一次底波)和噪声信号来评价。评价时应选择球墨铸铁件具有代表性的区域，该区域应是上下面平行的最终表面和最大厚度。

　　5 . 1 . 4 被检材料的第一次底波高度至少要比草状回波高 6 dB。 若达不到时，需将探测到的平底孔或横孔直径在检测报告中说明。

　　表 2 小铸件缺陷严重度等级划分

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　　表 3 小铸件非加工区域浮渣最大允许厚度

　　表 4 大铸件缺陷严重度等级划分

　　表 5 大铸件非加工区域浮渣最大允许厚度

　　5 . 2 检测程序

　　5 . 2 . 1 探测和扫查方向选择

　　5 . 2 . 1 . 1 入射方向和探头的选择很大程度上取决于铸件形状、缺陷的性质和位置，检测程序由铸件生产商和有经验的操作者来制定。

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　　5 . 2 . 1 . 2 探头扫查时要有重叠，扫查速度不应超过 150 mm/s,相邻两次扫查相互重叠区约为探头晶片尺寸的 15%。

　　5 . 2 . 2 探测和扫查灵敏度设定

　　5 . 2 . 2 . 1 探测灵敏度

　　对于待检铸件的壁厚范围，表 6 给出最大壁厚的平底孔或等效横孔的回波高度应不小于屏幕高度的 40%。如果无法设定这种最小的探测灵敏度，应在检测报告里注明。

　　表 6 被评估的超声指示缺陷

　　5 . 2 . 2 . 2 扫查灵敏度

　　搜索不连续时，扫查灵敏度的设定可以提高至草状回波在屏幕上刚刚可见，或者也可在最小灵敏度上直接加 6 dB。

　　5 . 2 . 3 评定不同类型缺陷

　　5 . 2 . 3 . 1 在铸件检测中需要评定以下两种指示(证明不是由于铸件形状或耦合造成的)：

　　— 底波衰减;

　　— 中间回波。

　　各种类型的指示可单独出现，也可能同时出现。

　　5 . 2 . 3 . 2 加工面上的缺陷，如加工后会露头，无论大小都需要在报告中记录。

　　5 . 2 . 4 缺陷尺寸确定

　　5 . 2 . 4 . 1 总述

　　如果缺陷的间距小于最大缺陷的长度，相邻的缺陷视为一个缺陷。

　　5 . 2 . 4 . 2 确定投射在表面的缺陷尺寸

　　5 . 2 . 4 . 2 . 1 针对根据表 2,表 4 由于中间回波高度(见表 6)需记录的缺陷，确定其表面尺寸时，探头应在检测区域上方移动，画出比回波峰值低 6 dB信号点。

　　5 . 2 . 4 . 2 . 2 针对底波衰减的情况，探头应在检测表面移动，确定那些根据表 6 底波衰减 12 dB 或 20 dB的点。

　　5 . 2 . 4 . 2 . 3 两种情况确定的点都应精确的标记(例如直探头为探头中心，斜探头为探头入射点，可以在缺陷部位使用最小声束直径的探头)，标记点之间的连线给出了缺陷可测量的尺寸。

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　　5 . 2 . 4 . 2 . 4 使用斜探头时，只要铸件形状允许，缺陷边缘点应尽可能投射到铸件的检测表面上。

　　5 . 2 . 4 . 3 确定壁厚方向的缺陷尺寸

　　对于根据表 2,表 4 由于中间回波高度(见表 6)需记录厚度方向尺寸的缺陷[5 . 2 . 5 . 1b)、d)],使用直探头从两面(见图 4)测量缺陷在壁厚方向到检测表面的距离。

　　说明：

　　a —扫描位置;

　　b —扫描位置;

　　c —从扫描位置 a开始的 a扫描;

　　d —从扫描位置 b 开始的 b 扫描;

　　s1 —声程长度，单位为毫米(mm) ;

　　s2 —声程长度，单位为毫米(mm) ;

　　t —壁厚(最终装配尺寸)，单位为毫米(mm) 。

　　深度方向尺寸大小 D=t-(s1 +s2)

　　图 4 使用直探头确定壁厚方向缺陷尺寸

　　5 . 2 . 4 . 4 确定壁厚方向浮渣层厚度

　　使用直探头从浮渣层的对面(见图 5)测量浮渣层厚度。

　　5 . 2 . 5 缺陷评估和记录

　　5 . 2 . 5 . 1 缺陷的评估和记录条件

　　当所有底波衰减或缺陷回波高度达到或超过表 6 规定的范围极限值时，都应当进行评估，如果其值超过表 2、表 3 或表 4、表 5 各自规定的范围极限的 75%,应记录[见下文 a)、b)、c)、d)、e)描述]，其位置和标注应在检测报告中注明，记录的缺陷位置可用网格、图纸或照片描述。

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　　a) 无中间回波但底波衰减 >评估限值：通过底波衰减来确定缺陷面积;

　　b ) 中间回波 >评估限值并且底波衰减 >评估限值：通过中间回波和底波衰减来确定缺陷面积，取两者的并集，同时要通过超过评估水平的中间回波来确定缺陷的厚度方向尺寸;

　　c) 中间回波<评估限值并且底波衰减 >评估限值：通过底波衰减来确定缺陷面积;

　　d) 中间回波 >评估限值并且底波衰减<评估限值：通过中间回波来确定缺陷面积，同时要通过超过评估水平的中间回波来确定缺陷的厚度方向尺寸;

　　e) 中间回波<评估限值并且底波衰减<评估限值：无需记录。

　　5 . 2 . 5 . 2 特殊缺陷的记录和评定

　　5 . 2 . 5 . 2 . 1 当缺陷同时位于边缘区和中心区时，以下规定适用：

　　a) 如果缺陷 ≥50%在边缘区，则计为边缘区缺陷，缺陷面积参照边缘区的验收条件翻倍后验收;

　　b ) 如果缺陷<50%在边缘区，则计为中心区缺陷，缺陷面积参照中心区的验收条件减半后验收。

　　5 . 2 . 5 . 2 . 2 如铸件壁厚 ≤10 mm, 总的壁厚均为边缘区。

　　5 . 2 . 5 . 2 . 3 如果分别同时存在表 2 和表 3 或表 4 和表 5 的缺陷指示，则分别记录，按照最严重的缺陷指

　　示评定质量等级。

　　说明：

　　t —壁厚(最终装配尺寸)，单位为毫米(mm) ;

　　S1 —声程长度，单位为毫米(mm) ; d — 浮渣厚度，单位为毫米(mm) 。

　　图 5 使用直探头确定壁厚方向浮渣厚度

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　　5 . 2 . 5 . 3 验证记录的指示缺陷

　　如需对缺陷进一步分析，包括其类型、形状、尺寸和位置，可以通过改变探头频率、大小或改变检测程序来进行，也可使用射线探伤或其他方法检测。

　　5 . 3 检测报告

　　检测报告应包含以下信息：

　　a) 执行标准;

　　b) 被检测铸件的特征(如名称、编号、材质、热处理状态、探伤面的表面粗糙度等);

　　c) 检测范围;

　　d) 使用的检测设备类型;

　　e) 使用的探头;

　　f) 关于检测区域的检测方法;

　　g) 灵敏度设定所需的所有数据;

　　h) 超声检测合适性的结果;

　　i) 关于所有被记录的缺陷的典型特征信息(例如底波衰减、壁厚方向的位置、尺寸、长度、面积和缺陷当量大小)和其位置描述(图纸或照片);

　　j) 缺陷的质量等级评定及检测结论;

　　k) 检测人员、日期和负责人的签名。