柳彩楓

（山東鋼鐵集團日照有限公司 科技質量中心，山東 日照276800）

1 前 言

2015年11月，某制造廠家使用濟鋼20 mm Q345B探傷鋼板生產挖掘機動臂，在對工件進行超聲檢測時，發(fā)現(xiàn)鋼板厚度中心存在缺陷反射，懷疑鋼板厚度中心存在裂紋缺陷?？紤]到超聲檢測不能對缺陷準確定性，廠家又在鋼板厚度方向上做了磁粉檢測，發(fā)現(xiàn)鋼板厚度中心有帶狀的磁痕顯示，由此認定鋼板存在裂紋缺陷。為進一步確認，濟鋼對鋼板重新進行超聲、磁粉、滲透檢測，并進行了金相組織觀察、掃描電鏡以及能譜分析。

2 鋼板組織性能分析

2.1 超聲檢測

對鋼板進行超聲波檢驗。根據GB/T 2970—2016《厚鋼板超聲檢測方法》標準要求，選擇公稱頻率為5 MHz、晶片尺寸為Φ20 mm的雙晶直探頭，將對比試樣第一次底波高度調整到滿刻度的50%，再提高10dB作為基準靈敏度。鋼板超聲波檢測波形見圖1。

圖1 鋼板超聲波檢測波形

鋼板在超聲檢測過程中存在有缺陷反射存在，缺陷深度約在鋼板厚度一半位置，但是缺陷波高僅在10%～20%之間，按照GB/T 2970—2016要求，該張鋼板應評定為探傷Ⅰ級合格。

2.2 磁粉檢測

對鋼板厚度方向進行磁粉檢測，根據NB/T 47013—2015《承壓設備無損檢測》標準要求，選用非熒光、濕法、連續(xù)法，打磨后用交流電磁軛進行磁化，一邊磁化一邊施加磁懸液，磁痕形成后貼印、拍照觀察，結果見圖2。從圖上可以看到，鋼板厚度方向上存在磁痕顯示，磁痕呈帶狀，單個磁痕類似發(fā)紋，磁痕松散不濃密。

圖2 鋼板厚度方向磁粉檢測結果

2.3 滲透檢測

對鋼板厚度方向進行滲透檢測，根據NB/T 47013—2015《承壓設備無損檢測》標準要求，目視檢測合格后表面打磨、預清洗、干燥、滲透、去除、干燥、顯像、觀察，滲透檢測結果見圖3。從圖中可以看到，鋼板厚度方向上不存在裂紋缺陷顯示。

圖3 鋼板厚度方向滲透檢測結果

2.4 金相檢測

取樣進行金相組織觀察，采用4%硝酸酒精溶液對剖面金相檢測試樣進行浸蝕，金相組織見圖4，為典型的鐵素體+珠光體組織，無裂紋。存在A類細系夾雜0.5級，帶狀組織B系列3.0級，晶粒度7.5～8級。

圖4 鋼板金相組織

2.5 掃描電鏡及能譜分析

用掃描電鏡進一步放大觀察，結果如圖5。與金相分析結果一致，掃描電鏡下清晰看到帶狀偏析組織，在偏析帶內可以看到夾雜，經能譜分析主要為MnS夾雜。掃描電鏡金相組織見圖5，能譜分析結果見圖6。

圖5 掃描電鏡金相組織

圖6 能譜分析結果

3 原因分析

由金相組織分析、掃描電鏡及能譜分析可知，鋼板的中心部位存在帶狀組織及夾雜物，無裂紋。組織內部的夾雜物、偏析、晶粒各向異性、組織不均勻等均造成超聲波在材料中的傳播路徑、方向和速度發(fā)生變化［1-2］，所以，聲波遇到偏析及夾雜物時發(fā)生反射，在示波屏上顯示出缺陷波。磁粉檢測時能夠產生磁痕顯示的原因有很多種，由于缺陷（裂紋、氣孔等）產生漏磁場吸附磁粉形成的磁痕顯示稱為相關顯示或缺陷顯示；由于材料組織不均勻導致磁導率差異等原因產生的漏磁場吸附磁粉形成的磁痕顯示稱為非相關顯示［3］。偏析帶導致鋼板組織不均勻，使鋼板內部磁導率存在差異，從而形成了磁痕顯示。

4 結語

分析可知超聲檢測時存在缺陷反射的主要原因是鋼板存在帶狀偏析組織和夾雜物，磁粉檢測時存在磁痕顯示也是因為鋼板組織的不均勻，組織的不均勻對超聲、磁粉檢測結果均有影響，因此不建議采用磁粉檢測對超聲檢測進行復驗，可以采用滲透檢測對超聲檢測結果進行驗證。另外,鋼板磁粉檢測時要注意區(qū)分相關顯示和非相關顯示，鋼板組織不均勻導致磁導率差異形成的磁痕顯示屬于非相關顯示，不影響使用性能。因此,鋼板內部不存在影響使用性能的裂紋缺陷，所以挖掘機動臂不建議進行報廢處理，以減少不必要的經濟損失。

參考文獻：

［1］ 鄭暉，林樹青.超聲檢測［M］.2版.北京：中國勞動社會保障出版社，2008.

［2］ 柳彩楓.Q370R鋼板超聲波測厚異常原因分析及處理［J］.山東冶金，2015，39（1）：29-33.

［3］ 宋志哲.磁粉檢測［M］.2版.北京：中國勞動社會保障出版社，2007.