復合板基板內部缺陷檢測實例分析及問題討論

8月10日（周六），我公司檢測人員在換熱器管板復合板入廠超聲檢測中向我反饋發現異常波形，是否缺陷無法判定一事。隨檢測人員到現場查看實物和實際檢測波形，發現在做復合板貼合率檢測時，復合板基板當中（根據聲程判定）有一較高回波，如下圖：

該管板材質為TA2/S31603 III，規格為δ=10+120 mm（實測厚度131mm）。如下圖

由于在復合板貼合率檢測時發現該異常波形，后采用2.5P 20直探頭、 CS（碳鋼）鍛件試塊調節靈敏度，從覆材側估算缺陷當量為Φ1.5mm，但是此種方法估測缺陷當量并不可靠，原因試塊材質與S31603  III鍛件聲學性能相差較大。與復合板供方聯系，其回復基板在做超聲檢測時，就發現部分區域波形異常，但并不超標。復合板供方檢測人員到我廠復驗，采用1.25P20直探頭、大平底法調節靈敏度（定量線為Φ6）得到兩處回波較高缺陷，波高略超Φ2評定線，略為滿屏30%，深度為68.9（對應聲速為5931），缺陷當量直徑為Φf=2.5mm,當量為 Φ6-10dB；缺陷面積約為Φ20mm(一個探頭面積)，經過供方檢測人員集體討論，該處缺陷并不超標，可能為奧氏體不銹鋼鍛件偏析。

采用HS800儀器，搭載1.25P20直探頭，利用大平底確定掃查靈敏度進行重新檢測定位，發現缺陷當量直徑最大約為Φ3.5mm，不能完全排除為裂紋類缺陷，建議材料檢驗人員記錄缺陷位置，盡量使得管板在鉆孔時能將缺陷鉆除。（猜測缺陷原因：1，因熱處理不當，奧氏體不銹鋼半板厚成分偏析導致缺陷回波；2，材料冶金缺陷或鍛造比不合適引起相關缺陷，心部疏松或帶狀夾雜物；3，氫脆引起的微裂紋）

由于分別采用2.5P20、1.25P20該較高回波波形基本無變化，且分別從覆材側、基材側進行檢測缺陷波深度符合定位要求，基本排除粗晶引起林狀回波的可能。查看數字機重復頻率為100Hz，更改重復頻率缺陷回波無變化，排除幻象波的可能。

為了進一步了解該缺陷的信息對該范圍采用TOFD檢測，TOFD檢測圖譜如下圖：

TOFD圖譜顯示深度60-70mm，基材內有一條狀缺陷，與晶粒噪聲明顯不同。（按基材120mm厚度及缺陷深度60mm確定pcs=140mm,2.25MHz Φ12探頭對；檢測區域為圖示打磨區域）

對其它區域進行TOFD檢測，得到的圖譜和缺陷區域非常近似。故整個基板在該深度區域存在類似缺陷分布情況。

   缺陷區域UT反射回波較高，容易引起檢測人員注意；對完好區域，提高靈敏度，仍然發現基材60-70mm附近有反射回波，回波并不高，不到滿屏30%。

檢測結論：綜合上述檢測方法分析，該缺陷不超標，超聲檢測結果合格；但為了進一步了解缺陷成因，積累奧氏體不銹鋼鍛件判定經驗，希望復合板供方在有余料的情況下對基板余料深度在60-70mm區域進行宏觀金相分析；將不超標的缺陷在管板上標示出，盡量將開孔位置安排在缺陷區域，同時鉆至目標深度（覆材下70mm左右），采用目視或PT檢測，觀察是否為裂紋類缺陷。

奧氏體不銹鋼鍛件檢測屬于檢測的難點問題，希望引起廣大壇友注意！本文希望起到拋磚引玉的作用，能得到專家的指導和建議！

下面針對本次檢測提出如下問題，希望大家討論。有些問題可能能有明確的答案，有些問題可能沒有明確答案。希望有心的壇友發表自己的看法！

問題1 請根據該復合板基材情況及4730選擇探頭、檢測靈敏度、試塊等檢測工藝；若沒有試塊，能否用大平底確定檢測靈敏度？如何設置檢測靈敏度？

問題2，采用大平底調節靈敏度的方法獲得的波形如下圖（一次底波調節至80%，數字機增益為39.2dB）按Φ6當量驗收，需增加多少dB作為掃查靈敏度？出現圖示波形，不考慮衰減的情況下，其缺陷當量分別是多少？（注：1#缺陷波形見圖1，缺陷顯示深度67.3mm，波高75.3%；2#缺陷波形見圖2，缺陷顯示深度67.6mm,波高為60%;3#缺陷波形見圖3，缺陷顯示深度為66.7mm,波高為60.7%。聲速5750，探頭延遲1.05us 可能不準，故顯示深度僅供參考）

                                 圖1

                                  圖2

                                  圖3

問題3，上述圖形中哪一個缺陷波形相對難以接受一些？依據是什么？上述檢測波形及檢測參數有哪些不合理的地方？需要怎么改進？奧氏體不銹鋼鍛件檢測當中，在標準引用及實際操作方面，你認為存在哪些困難？哪些方面不易控制？哪些方面可能引起爭議呢？

樓主好人， 是直接將內容全部寫下來，不像某些樓主，要下載

是的！對應文中3#UT缺陷波形位置附近開鉆至72mm深處PT照片；在鉆孔之前用縱波雙晶斜探頭從覆材側掃查（316材質試塊、母材上fai2*30橫通孔）發現75附近，有一在二區反射波。
注意側壁紅色顯示部位，孔的底部有條形顯示，懷疑為刀痕。

同意你的觀點。
個人感覺，鍛件缺陷的定性比焊縫缺陷的定性還要困難一些。原因是，焊縫檢測出現異常波形，還可以根據焊接工藝，焊接過程記錄反饋，缺陷位置進行綜合分析幫助定性。而對于鍛件-原材料驗收一塊，需要檢測人員對材料的冶金、加工、熱處理流程有一定了解，而一般制造企業檢測人員，恰恰缺少這方面的知識，所以很難從工藝的角度輔助分析缺陷性質。另外，原材料的一些相關檢測報告和記錄，只要是出廠的，很少有不合格或不符合項目的記錄，這也增加了定性的難度。

第2個問題提的比較好，標準考慮的都是先做基材超聲，然后做復合板超聲；萬一已經爆炸復合了，需要對基材進行分析，檢測方法和依據如何確定，沒有規范要求；難道需要撕開覆材，才能對基材檢測？
第一個問題，在提高定量準確性方面有一定可取的地方，但是實際操作估計不易推廣。對于均勻性較差材料的定量采用該方法，還是稍微可靠一些。
對于均勻性較好的材料，取某一完好區域調節靈敏度或制作曲線，就足夠了，不然反復調節靈敏度，一則繁瑣。（至于均勻性較好的判定，可以采取隨機取測試點，采用一次底波調節80%，觀察基本增益偏離值，偏離值小于某個閾值（如2dB）則可視為均勻性較好？）
二則采用大平底當量計算法不像試塊定量準確，只是估測缺陷當量大小，理論誤差本就較大，個人覺得采用該方法提高定量準確性的意義不大。

采用對比試塊不太現實。除筆者所在公司沒有奧氏體不銹鋼鍛件試塊外，其他很多公司都沒有對比試塊。而且，標準還推薦，最好配有不同晶粒大小的試塊，這個就更難辦到了！
只要滿足三倍近場區外，采用大平底定量不失為一種可行辦法！
TOFD在標準中規定對于粗晶類材料檢測不適用，主要是針對粗晶類焊縫檢測，對于母材檢測，沒有規定。粗晶材料焊縫TOFD檢測，的確有一定困難。在N08810材料焊縫檢測當中，筆者發現TOFD和相控陣都難以發現目標缺陷（裂紋），但是在其它奧氏體不銹鋼焊縫（304）TOFD檢測當中，無論是信噪比還是缺陷檢出率，都還可以的。

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兩塊板都焊在一起了，樓主是如何在板上用底波調節靈敏度的？

大平底調節靈敏度時，直接以復合板覆材代替基板底波進行調節（覆材厚度并不厚）；TOFD調節時，以界面波確定Bw線。

學習了

鍛件的檢測我做的很少。關于奧氏體不銹鋼鍛件，既然是鍛件，其晶粒相對還是比較小的，通過上傳的波形圖，其信噪比還是比較高的，一般要求應大于10dB。
從圖3來看，缺陷的反射波比較高，且導致底波明顯下降，說明：1，缺陷具有足夠大的面積（相對于深度處的聲束寬度）；2，缺陷的聲阻抗與母材相差較大。
另外，既然發現了缺陷，缺陷量滿足要求了，但是如何定性那？   鍛件中一般不能有白點，裂紋等缺陷。通過缺陷波形看一般不能是白點或者裂紋。但是如何定性又成了爭議的地方。另外，選用低頻的探頭，且是縱波。其靈敏度能否滿足要求？關于掃查靈敏度一般至少提高6db,   更多要提高14Db。

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