Olympus超声系统在G20CrNi2MoA检测中的应用

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【摘 要】G20CrNi2MoA是我厂生产的铁路轴承钢，主要用途是作为铁路轴承的内外套圈。因此对于G20CrNi2MoA的探伤要求是非常严格的。G20CrNi2MoA容易出现的缺陷通常有内部缺陷缩孔、夹渣、残余缩孔、皮下表面缺陷、皮下夹渣、取样孔等。以往用手提式仪器进行探伤对于方向性强的缺陷容易产生漏检的情况，olympus超声检测系统的引进大大的提高了检测的准确率和稳定性，为我厂生产的g20crni2moa的质量提供了可靠的保证。

【关键词】超声检测；自动化；优越性

1 Olympus超声系统的主要参数、组成及工作流程

1.1 Olympus超声系统的主要参数

Olympus超声系统探测棒材直径范围：70～180mm。线速度为12～72m/min（0.2m/s～1.2m/s），具体速度视棒材直径而定。检测盲区为50mm。

1.2 Olympus超声系统的组成部分

Olympus超声系统由检测水槽、检测头、探头卡座、滤水系统、吹干机、喷标器和储水等其他辅助部分组成。

1.3 Olympus超声系统的工作流程

进行超声检测时，生产线上的棒材要从一个注满水的水槽穿过。系统启动后，用于检测的UT探头将始终浸放在水槽中。水槽中的机械装置可在检测过程中导引棒材，并使探头正确定位于棒材周围。超声系统的进口和出口都有挡水板来防止超声检测水箱中的水大量漏出，当棒材进入系统后，先由刮水板将棒材上的水泡去掉（可以减少干扰信号，减少误报），以便探头可以有效的对棒材进行扫查。刮水板的规格是根据棒材的大小自由调换的。当棒材通过超声监测系统后吹干器便开始工作，将经过超声系统时棒材上的水吹干，接着喷标器开始工作在缺陷位置喷标做记号，不同系统检测出的缺陷用不同的颜色进行标记，以便判别缺陷的类别和缺陷的具置。

2 Olympus超声系统的工作原理

Olympus超声检测系统使用水做为耦合剂，一共使用72个探头，按4层24组分布这样的探头分布方式可以覆盖整个内部区域从而保证钢材内部缺陷不会漏检。

Olympus超声检测系统的纵波直射探头的扫查范围是距表面3mm到棒材规格的三分之二处。纵波斜入射探头的扫查范围是皮下5mm处。72个探头全部为纵波直探头，其中24个探头作为纵波（LW）探伤使用扫查钢材内部缺陷（距表面3cm以内的内部），48个探头安装在探头卡座上时与钢材表面有一定角度作为横波探伤使用扫查钢材皮下缺陷（距表面5cm的部分），其中24个探头是顺时针（CW）为扫查方向扫查另外24个探头为逆时针（CCW）扫查）。Olympus超声检测系统的72个探头的分布都是两两对称的，这样一旦有两个或者以上的缺陷波达到报警线则将此信号当做缺陷，若要只有一个探头达到报警线可以忽略，因为探头是对称分布的若有缺陷至少有两个探头可以同时达到报警线，一个探头达到报警线很可能是由于水波干扰或振动引起的干扰信号。这样对称的结构就可以大大地减少了缺陷的误报率。特别注意的是在没有耦合剂（水）的情况下，绝对不可使用探头。若探头暴露于空气中，会迅速升温甚至烧焦。

3 Olympus超声系统的实际应用

Olympus超声系统在对于G20CrNi2MoA的无损检测的过程中通过72个探头从各个角度对棒材进行全覆盖式的扫查。凡是两个探头或更多的探头的信号高于报警信号就会产生报警信号，并且会显示出缺陷的位置，待棒材通过喷标器的时候会自动喷标以便准确找到缺陷的位置。不同的探头位置决定着不同探测的区域，因此可以通过观察报警信号的位置来判断缺陷在钢中分布的位置是内部缺陷还是皮下缺陷。

以下是Olympus超声系统在对于G20CrNi2MoA的检测过程中发现的缺陷的波形图，以及用手工探伤仪对喷标部位探伤时得到的缺陷图。图1、2、3为Olympus超声系统检测出的缺陷波形，图1中显示的缺陷用手工探伤仪探伤后判断缺陷类型是缩孔，图2中显示的缺陷用手工探伤仪探伤后判断缺陷类型是夹渣，图3中显示的缺陷用手工探伤仪探伤后判断缺陷类型行是皮下裂纹。

4 Olympus超声系统与手工探伤的比较

以往手工接触法对于G20CrNi2MoA探伤时，由于现场环境、现场场地等因素限制难以做到对于钢材进行360度全面探伤，这样一来对方向性强的缺陷很容易形成漏检，对于长度比较大的钢材进行探伤时也不能保证对钢材整支通长进行探伤，对于表面不同的钢材需要调配不同的耦合剂，但是可以根据波形判断出缺陷的性质，分布的位置。

Olympus超声系统与手工探伤比较，具有操作简便、检测速度快、扫查方向全面、灵敏度高、检测没有长度限制、不需要特殊耦合剂等特点。但是Olympus超声系统存在盲区棒材的两头检测盲区为50mm，而这个区域往往是G20CrNi2MoA钢材缩孔及取样孔存在的地方，因此在进行G20CrNi2MoA自动探伤前应该最棒材两头进行手工探伤。而且与手工探伤相比Olympus超声系统不能根据波形来判断缺陷的性质。

5 总结

Olympus超声探伤系统是从加拿大RD公司引进的钢材在线检测系统。该系统从规格调整到、检测、喷标，全部由计算机控制完成，实现了全自动在线探伤。整个系统适应性强调节方便稳定性高，为我厂生产的G20CrNi2MoA的质量提供了可靠的保证。

参考文献：

[1]郑辉，林树青.超声检测[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2010.

[2]张广纯.金属材料的超声波探伤[M].北京：冶金无损检测人员技术资格鉴定委员会编辑出版，2006.

作者简介：

高明， 男，26岁，汉，黑龙江人，助理工程师，毕业于中国矿业大学，学士学位，现从事无损检测工作。