超声相控阵技术在钨棒检测中的运用

超声相控阵技术在钨棒检测中的运用

陈培育

厦门虹鹭钨钼工业有限公司   福建 厦门   361021  

摘 要： 钨具有高熔点，高硬度等特性，钨材料广泛运用于工业技术中，早期我司主要生产传统丝材，广泛运用于照明行业，如：白炽灯，卤素灯、氙灯等；随着技术革新，LED逐渐在照明行业运用，传统照明受到很大的替代，所以我司近几年不断开发大规格棒材，我们在大规格的钨棒，探索使用超声探伤，特别是相控阵技术（Phased array ultrasonic testing），简称PAUT技术[1]，具有成像，可视化反映钨内部材料的组织缺陷。

关键词：钨；超声技术；相控阵；组织缺陷；

一、背景：

    当前，由于钨的弱磁性，抗射线穿透性，无法使用磁粉检测，射线检测；常用于钨制品的无损检测技术有涡流检测、超声检测、渗透检测，其中涡流检测主要用于表面及近表面缺陷检测，渗透检测主要检测表面开口性缺陷；超声检测可检测表面及内部缺陷，但不同类型的超声适用于不同的缺陷形式的检测[2]。以往我们采用脉冲法，对钨棒的内部缺陷进行了有效的检测。但有些近表面，多层褶皱，无法被检测出来。本文试图通过PAUT技术，对我司的钨棒表面褶皱及内部存在缺陷进行检测

二、PAUT检测平台的搭建

（一）仪器选择

Novascan 32 相控阵探伤检测仪：

图1 Novascan 32

1、具备3D视图功能，缺陷在3D工件内直观展示，大小直观明确，缺陷的性质判断也更加快捷；

2、具备全新的扫查计划流程，可以实现3D聚焦法则模拟，多组同时模拟等功能，大大的简化了操作者的设置界面，能够在最短的时间内完成工艺仿真及校准等必要的步骤；

3、配备了二维码接口，能够快速实现高速二维扫查，支持面阵，双面阵扫查，更适合进行复杂的检测场景。

（二）探头选择

选择中频线阵自聚焦探头

图2 线阵自聚焦探头

（三）测试机构

                        图3 测试机构

三、PAUT检测过程

1、工件情况说明

                                   图4 标样及正常生产钨棒

检测工件为钨棒，如图4所示，其中小钨棒直径为 15.13mm，长度为 199.5mm；是人工制作的缺陷标样。

大钨棒直径为 25.12mm，长度为 235.5mm；是天然缺陷的钨棒样品，分为1-7区。

本次实验采用PAUT技术检测两个钨棒缺陷情况。

2、扫查图像说明

                            图5 图谱详解

如图4所示，若工件上表面信号和底波信号间出现回波，说明存在缺陷。

3、钨棒PAUT检测结果

1、15.13mm标样钨棒

                         图6 电火花雕刻人工裂纹

                          图7 电火花雕刻平底孔

2、25.12mm天然缺陷的钨棒

①异常图谱

         图8 Ι区                              图9 Ⅱ区

           图10 Ⅴ区                              图11 Ⅶ区

②金相验证：

         图12Ι区                            图13 Ⅱ区

        图14 Ⅴ区                             图15 Ⅶ区

四、结论  

通过PAUT检测，检测到了四处的疑似缺陷的图谱，结合金相分析技术，得到了一一对应的验证，证明PAUT检测技术在钨棒中的应用是可行的，可以很好的弥补了当前脉冲超声探伤盲区大的缺陷，特别是表面裂纹，在PAUT检测技术下，与正常组织对比下，裂纹的组织差异性显得更加明显，可作为钨棒质量检测的重要依据。

结束语：综上所述，在本次测试实验中，PAUT检测技术首次应用于钨棒的无损检测，取得了不错的效果，但所有的检测都有下限，不排除有更微小的缺陷无法被PAUT检出，检出限的问题有待于进一步的研究完善。

参考文献：

[1] 施克仁，郭寓岷. 相控阵超声成像检测[M]. 北京：高等教育出版社, 2010.  SHI Keren ， GUO Yumin. Phased array ultrasonic imaging and testing [M]. Beijing：Higher Education Press, 2010.

[2] 施克仁，郭寓岷. 无损检测新技术[M]. 北京：清华大学出版社, 2007.  SHI Keren，GUO Yumin. Advanced non-destructive and evaluation techniques [M]. Beijing：Tsinghua University Press, 2007.