lyymao3钛合金超声波检测分析

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摘 要

我是宝钢股份特殊钢分公司质保部的一名员工，长期从事无损检测工作。在所接触的产品中钛合金产品的检测要求非常严格，一般单个缺陷为Φ0.6～Ф0.8mm﹑杂波水平为Φ0.6-12dB～Ф0.8-12dB。而由于钛合金本身组织问题，因此钛合金超声波检测的难度就是如何对隐藏在杂波中的缺陷进行检测和判断性质。目前，无论是用摸拟机或数字机检测；还是用接触法或液浸法检测都是比较困难的。但随着经验的积累和新知识的充实并本着学习、创新的精神，想对这一问题进行更进一步的研究和探讨。 关键词：钛合金﹑超声波﹑ 信噪比﹑杂波﹑底波

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Abstract

I am working for Bao steel-special steel Company, I have been arranged as a ultrasonic operator for many years. Testing titanium alloy is very meticulously, normally the isolate is Φ0.6～Ф0.8mm﹑signal-to-noise ratioΦ0.6-12dB～Ф0.8-12dB。It is difficult to find the way to inspect and judge the defect that is hidden in grass when we do ultrasonic testing for titanium alloy. Currently，it is hard to achieve whatever it is use modern digital instrument or analogue instrument ; Whatever we use immersion testing or direct contact method. Now I would like to study and discuss it based on experience and knowledge I have learnt. Keywords: Titanium alloy, Ultrasonic, Signal-to-noise ratio, Grass, Button echo

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目 录

1引言 1 2 钛合金概述 4

2.1钛合金定义及基本特性 4 2.2钛合金锻件中容易出现的缺陷 2.3特冶厂钛合金特点 3 超声检测概述 3.1超声检测方法概述 3.2超声波检测中杂波及底波损失的危害性 3.3超声检测中杂波水平和底波损失的定义及其评定方法 4 钛合金检测中涉及的标准 4.1国内涉及的主要标准 4.2国外涉及的主要标准 5 超声换能器 5.1超声波产生原理简介 5.2探头的选择 6 案例分析 6.1 检测设备 6.2 换能器 6.3 试块 6.4 扫查方案 6.5 结果分析 7 应对 参考文献 致谢

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1 引言

钛是一种新金属，由于它具有一系列优异特性，被广泛用于航空、航天、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化、舰艇和日常生活器具等工业生产中，它被誉为现代金属。金属钛生产从1948年至今才有半个世纪的历史，它是伴随着航空和航天工业而发展起来的新兴工业。它的发展经受了数次大起大落，这是因为钛与飞机制造业有关的缘故。但总的说来，钛发展的速度是很快的，它超过了任何一种其他有色金属的发展速度。作为最早的应用，就是为军事航空工业提供高性能材料。随着各国军事工业的发展，钛的应用领域被不断拓宽。至今，钛已在航空航天、核能、舰船、兵器及等诸多领域获得越来越多的应用，成为重要的战略金属材料。其应用水平也成为衡量一个国家武器装备先进程度，反映一个国家的军事水平和军事实力的重要指标。

钛在军事工业上使用，主要是基于钛及钛合金具有的优异性能：

（1）减轻结构质量，提高结构效率。先进的战技性能要求飞机具有比较低的结构质量系数（即机体结构质量/飞机正常起飞质量），钛合金的密度小，比强度高，代替结构钢和高温合金，能大幅度减轻结构质量。

（2）钛合金的耐热性符合高温要求。目前经合金化后的热强钛合金最高使用温度可达500°C~600°C，结构钛合金的使用温度也可达300°C~400°C，常用的TI-64V能在350°C下长期工作，在飞机的高温部未（如后机身等）可取代高温使用性能 不能满足要求的铝合金，TC11能在500°C下长期工作[3]，在发动机的压气机部件可取代高温合金和不锈钢。

（3）可与复合材料结构匹配。为减轻结构质量和满足隐身要求，先进飞机大量使用复合材料，钛与复合材料的强度、刚度匹配较好，能获得很好的减重效果，同时，由于二者的电位比较接近，不易产生电偶腐蚀。

（4）优异的耐腐蚀性。钛在中性和氧化性气氛及众多恶劣环境中具有比其它金属材料更优异的耐蚀性能，受环境条件制约的程度小。

除上述特性外，钛还具有高韧性、高弹性、无磁等诸多优点。这些都为钛在军事工业中的应用提供了可选择的条件。

钛除了在军事工业上使用外，在人们的日常生活领域也越来越重要。我国有漫长的海岸线，滨海建筑受海洋气候的影响较大，腐蚀严重；公路、铁路、工厂附近的建筑因大气污染，腐蚀也较严重。无论是从美观、艺术的角度出发，还是考虑建筑的耐蚀性，均需用钛来取代常规建筑用金属材料。人们对城市建筑物的要求，尤其对建筑物的美观性要求越来越高；伴随建筑工业的发展，近年来建筑师追求使用比传统材料更高级的建筑材料。钛的一系列优异特性使之能完全满足

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建筑材料的许多性能要求，因而倍受建筑师和建筑业的青睐。

随着时代的前进，我国国民经济的高速发展，对钛产品的需求也更加旺盛。因此对钛合金的检测也达到了一个更高的要求，对如何准确地判定材料及结构内部缺陷尺寸和形状的探伤技术相应地提出了要求。

无损检测包括射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和涡流检测（ET）等五种检测方法。

射线检测适用于碳素钢、低合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金材料制机械、器件等的焊缝及钢管对接环缝。射线对人体不利，应尽量避免射线的直接照射和散射线的影响。

磁粉检测适用于铁磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的检测，包括干磁粉、湿磁粉、荧光和非荧光磁粉检测方法。

渗透检测适用于金属制品及其零部件表面开口缺陷的检测，包括荧光和着色渗透检测。

涡流检测适用于管材检测，如圆形无缝钢管及焊接钢管、铝及铝合金拉薄壁管等。

磁粉、渗透和涡流统称为表面检测。

五大常规检测中超声检测技术是在第二次世界大战结束以后才作为一种实用技术逐渐开始得到应用，并立刻获得了迅速的发展。我国的超声检测技术是从50年代末期开始得到应用，直到70年代中期才逐步得到重视并迅猛发展。尽管超声检测技术的发展历史并不长，其基础理论方面的研究在许多方面还跟不上工艺技术与应用发展的需要，但由于超声检测技术具有检测灵敏度高、穿透力强、指向性好、检测速度快、检测费用低、检测设备简单轻便而且实时检测、超声波对人体无害等一系列优点，因此在机械制造、冶金、航空、宇航、航海、石油化工、铁路等广大的工业领域中获得了广大的应用，而且在物理学、电学、生物科学、医学等多种科学领域中也占据了重要的地位。此外，大功率的超声波还在许多加工领域中也有着重要的作用[1]。超声检测技术作为新兴的技术，就其应用范围、应用对象还存在许多有待开发的项目，具有很大的潜力和旺盛的生命力，包括对金属材料、非金属材料、复合材料、有机材料一直到生物体等方面都有着极大的发展余地。从历届国内外无损检测技术学术会议上发表的论文数量以及各种有关无损检测技术的文献资料数量来看，有关超声检测技术的内容都占有相当大的比重，由此可看出其地位的重要和发展的迅速。

超声波探伤方法按原理分类，可分为脉冲反射法、穿透法和共振法；按波形可分为纵波法、横波法、表面波法、板波法、爬波法；按探头接触方式分为直接接触法﹑液浸法等等。以下我要重点讨论的是水浸聚焦探伤。聚焦探头种类较多，根据焦点形状不同分为点聚焦和线聚焦。点聚焦的理想焦点为一点，其声透镜为

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