环形锻件超声波检测方法

环形锻件的超声波检测（UT）需针对其几何特征（如曲率、壁厚变化）和典型缺陷（夹杂、裂纹、白点等）制定专项方案。以下是系统化的检测方法及技术要点：

1. 检测标准依据

通用标准

ASTM A388/A388M（大型锻件UT）

GB/T 6402-2008（钢锻件超声检测方法）

EN 10228-3（欧盟锻件UT）

行业特殊标准

ASME BPVC Sec.V Art.4（压力容器环件）

API 6A（井口装置环件）

RCC-M MC3000（核电环件）

2. 检测方法选择

(1) 纵波直探头检测（径向缺陷）

探头参数

频率：2-5MHz（常规2.25MHz，粗晶材料1MHz）

晶片尺寸：Φ20-30mm（壁厚≥100mm时用大晶片）

扫查方式

轴向扫查：沿环件端面圆周螺旋扫查（螺距≤15mm）

径向扫查：从外圆或内圆面入射检测横向缺陷

(2) 横波斜探头检测（周向缺陷）

探头参数

角度：45°（K1）检测轴向缺陷，60°（K2）检测径向缺陷

频率：2-2.5MHz

曲面耦合

使用柔性楔块或定制弧形斜探头（曲率半径匹配±10%）

(3) 相控阵超声检测（PAUT）

优势：适用于变厚度区域（如法兰环过渡区）

参数设置

阵元数：64-128（聚焦深度覆盖全壁厚）

扇形扫描：角度范围35°-70°，步进0.5°

成像模式

S扫描：实时显示缺陷三维取向

C扫描：投影显示缺陷平面分布

3. 耦合与校准

耦合剂：高粘度耦合剂（防止曲面耦合不良）

试块选择

纵波：CS-2（平底孔）或自制仿形试块（与环件同曲率）

横波：CSK-IA（斜探头校准）

灵敏度校准

纵波：Φ3mm平底孔回波达80%屏高

横波：1mm切槽回波信噪比≥10dB

4. 缺陷评定与验收

缺陷类型定量方法验收标准（示例）

单个夹杂 当量法（Φ2-6mm） ≤Φ4mm（非高风险区） 

裂纹 6dB降落法测长 任何长度拒收（ASME VIII） 

白点群 底波衰减法（≥12dB） 底波损失＞50%拒收（GB/T 6402） 

5. 特殊问题处理

粗晶材料（如奥氏体不锈钢）

改用低频双晶探头（0.5-1MHz）

增加时变增益（TVG）补偿衰减

薄壁环（壁厚＜20mm）

使用高频探头（5MHz）提高分辨率

采用水浸法检测（减少近场干扰）

6.锻件报告与记录

必备内容

环件分区检测示意图（标注外圆、内圆、端面）

缺陷参数（最大当量、埋深、与应力区距离）

耦合剂类型及环境温度

数据存档

PAUT全矩阵数据（FMC）

关键区域的B/C扫描图像（含坐标网格）

7. 案例参考

某核电压力容器法兰环（SA-508 Gr.3，外径Φ3000mm）

方法：纵波（2MHz）+ PAUT（64阵元）

发现缺陷：距内表面60mm处Φ3.5mm夹杂

判定：按RCC-M标准允许修复（磨削后复检合格）

8. 补充技术

TOFD（衍射时差法）：精确测量裂纹高度（如环焊缝热影响区）

电磁超声（EMAT）：无需耦合剂，适合高温或粗糙表面

通过定制化UT方案，可有效控制环形锻件的内部质量风险。对于超大型环件（如风电轴承环），建议采用自动化扫查系统（机械臂搭载PAUT）提升检测效率与一致性。

文章原创如需转载请注明永鑫生锻造厂提供！