1、ICS 19.100 J04 备案号:同IB中华人民共和国机械行业标准JB.厅10554.1-2006无损检测轴类球墨铸铁超声检测第1部分:总则Nondestructive testing - Ultrasonic testing of noduIar cast iron一Part 1: General principles 2006-05-06发布2006-10-01实施06102500002g JBtr 10554.1-2006 目次前言.m1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 球墨铸铁概况.14.1 球墨铸铁检测前的准备.14.2 合格球墨铸铁的基本要求.15 人员要求
2、.26 检测技术.J2 7 检测系统. . . . . . . . . . . . ., . . . . . .2 7.1 探头.27.2藕合剂.27.3 超声检测系统的性能.28 检测准备.28.1 表面清理.28.2 表面粗糙度.28.3 检测环境.29检测.39.1 检测时机.39.2球墨铸铁中的超声波衰减.39.3 超声检测灵敏度. . . . .3 9.4球化率的检测H. . . . . . . . . . . . . . . . . ., . . .3 9.5 基体组织的检测.39.6缺陷的检测.310 结果解释. . 川.1O队.1概述.410.2疏松.410.3 缩松.410.
3、4 缩孔.510.5 夹杂物.510.6气孔.511 质量分级.611.1 按缺陷严重程度分级.611.2 按缺陷面积大小分级. . . . . . . . 川.川. . . . .川. . . . 川. 川. . . . . 11.3 综合分级.812 检测报告.8附录A(规范性附录)QT-l型球墨铸铁试块.9A.l QT-l型球墨铸铁试块的技术要求.I JBIf 10554.1-2006 A.2 QT-l型试块的使用方法. . . . . . . . . . . 附录B(规范性附录)球墨铸铁球化率的超声波形. . . . . .10 B.l 概述.10B.2 检测球化率的灵敏度.10B.3
4、 球状石墨的超声波形.10B.4 团絮状石墨的超声波形.10B.5 蠕虫状石墨的超声波形.11B.6 片状石墨的超声波形.11B.7 石墨漂浮的超声波形.12附录C(规范性附录)球墨铸铁基体组织的超声波形.13C.l 概述.13C.2 检测基体组织的灵敏度.13C.3 珠光体的超声波形.13巳4铁素体的超声波形.13图1疏松的超声波形.4图2缩松的超声波形.4图3缩孔的超声波形.5图4夹杂物的超声波形.5图5皮下气孔的超声波形.6图6气孔群的超声波形.6图7ul级示意图.7图8U2级示意图.7图9U3级示意图.7 图10U4级示意图.8图A.lQT-1型球墨铸铁试块示意图.9图B.l球状石墨的
5、超声波形.10图B.2团絮状石墨的超声波形.11图B.3蠕虫状石墨的超声波形.11图B.4片状石墨的超声波形.12图B.5石墨漂浮的超声波形.12图C.l珠光体量85%的超声波形.13图C.2珠光体量50%的超声波形.14图C.3铁素体量15%的超声波形.14图C.4铁素体量50%的超声波形.14表1缺陷面积大小分级表.8E JBff 10554.1-2006 前言请注意本标准的某些内容有可能涉及专利。本标准的发布机构不应承担识别这些专利的责任。m厅10554(无损检测轴类球墨铸铁超声检测分为两个部分:一一第1部分:总则:一一第2部分:球墨铸铁曲轴的检测。本部分为B厅10554的第1部分。本部
6、分的附录A、附录B和附录C为规范性附录。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国无损检测标准化技术委员会(SAC厅C56)归口。本部分起草单位:无锡市苏台工业检测技术研究所。本部分主要起草人t孙岳宗。本部分为首次发布。皿1 范围无损检测轴类球墨铸铁超声检测第1部分:总则JBtr 10554.1-2006 B厅10554的本部分规定了轴类球墨铸铁材料和工件的超声检测方法及质量分级。本部分适用于厚度范围在1伽m2仙m之间的球墨铸铁材料和工件e2 规范性引用文件下列文件中的条款通过B厅10554的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容或修订版均
7、不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB厅1348球墨铸铁件GB厅3829蠕墨铸铁金相GB厅9441球墨铸铁金相检验GB厅9445元损检测人员资格鉴定与认证(GB厅9445-25.ISO 9712: 1999. IDT) GB厅124.1元损检测术语超声检测(GB厅12604.1-25.应05577:2创泪.Non-destructive testing-Ultr臼onicinspection-Viabul呵.IDT) GB厅18694元损检测超声检验探头及其声场的表征(GB厅18694一2仰.eq
8、v ISO 10375: 1997) GB厅18852元损检测超声检验测量接触探头声束特性的参考试块和方法(GB厅18852-22.ISO 12715: 1999. IDT) B厅48液浸式超声纵波直射探伤方法跑厅49接触式超声纵波直射探伤方法JB厅7522元损检测材料超声速度测量方法(JB厅7522-2004.ASTM E494-95 (21 ). Practice for Measuring Ultrasonic Velocity in Materials. MOD) B厅9214A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法3 术语和定义GB厅12604.1中确立的术语和定义适用于B厅105
9、54的本部分。4 球墨铸铁概况4.1 球墨铸铁检测前的准备石墨以球形分布于基体组织中间的铸铁称为球墨铸铁。被检的球墨铸铁材料或工件是按GB厅1348的要求铸造的，并按GB厅9441和(或)GB厅3829进行抽样金相检验合格的。由于抽样检验所代表的范围的局限性，在球墨铸铁工件超声检测各种缺陆之前，应逐件进行球化率和珠光体含量的超声检测。其检测方法见附录B和附录C。4.2 合格球墨铸铁的基本要求合格的球墨铸铁，其基体中的石墨应为球状，并且基体组织中的珠光体和铁素体的总含量应大于99% (其中珠光体含量应大于85%)。满足此基本要求后，方可进行各种缺陷的超声检测。JB厅10554.1-20065 人
10、员要求从事球墨铸铁材料超声检测的人员，应:a)了解球墨铸铁铸造、热处理工艺过程，并经过球墨铸铁材料的超声检测专业技术培训和考试合格:b)按GB厅9445要求进行资格鉴定与认证，并取得相应等级的证书:c)得到雇主或责任单位的工作授权。6 检测技术轴类球墨铸铁材料的超声a)接触式(见m厅49:b)液浸式(见血厅4008).7 检测系统7.1 探头7.1.1 可选用频率为1.25片尺寸为(4X4，._6X6)7.1.2应按GB厅18似和情7.1.3 双晶聚焦探头，其会有良好配合。7.1.4探头的声场不应出现炖.7.2 藕合剂7.2.1 接触式检测，宜采用机油或化学浆糊(竣甲基纤维素的水溶液)作藕合剂
11、。7.2.2 液浸式检测，宜采用纯净的水作搞合剂。7.3 超声检测系统的性能应按B厅9214进行系统性能测试，并符合下列要求z一一水平线性偏差不大手1%:一一垂直线性偏差不大手S%:一一动态范围应不小于j丽B;一一灵敏度余量不小于45dB(在CS-1型21200mm平底孔试一一分辨力(X值)不小于3创B;一一衰减器范围不小于1dB。8 检测准备8.1 亵面清理被检工件的超声检测面应清洁、平整、光洁，凡不利于超!方可进行超声检测。8.2 表面粗糙度被检工件的表面粗糙度要求如下:a)接触式检测，Ra:!:.三6.3m;b)液浸式检测，R8三25阳1。8.3 检测环境传人的被检表面，都应清理干净后超
12、声检测现场应安全、有水源和电源装置、光线适度，不应设在有强磁场、振动、高频、电火花、高温、灰尘大、噪声大及有腐蚀气味的环境中。其场地面积大小应能保证超声检测人员正常操作。2 JB厅10554.1-20069检测9.1 检测时机应在球墨铸铁材料或工件最终热处理后进行。9.2 球墨铸铁中的超声波衰减利用多次回波技术可以测出球墨铸铁中超声波衰减系数，其方法是:用2.5阳Iz直探头，在工件的无缺陷部位，测出第m次背面回波与第n次背面回波高度相差的dB值，用Bn-m表示，设nm，则其衰减系数可用下式表示z式中:s一一被检部位工件的厚度，单r一衰减系数，单位dBlmo -归:n-m-2Ql8(nlm) r
13、 ,?:(nf m).S 球墨铸铁材料的衰减也W用其;方法测试，1如测肃速方法，见由于铸造工艺上的原因吁各种球墨铸铁工件的衰系数大小是;同的1不同炉批号挠铸出来的工件，其衰减系数也是不同的。|衰减数值小，贝;球化率好，珠光体营量也离ji球墨铸铁件的强度高，耐磨性好。反之，衰减系数值龙，则强度低，耐磨性差oi:衰减系小的不同，能判断出球墨铸铁件强度的高低。9.3 超声检测灵敏度9.3.1 用球墨铸铁试块校准l员敏度9.3.1.1 检测平面工件，利附录A所述的QT-l型球墨铸铁试块上的;5o75两个平行平面，测得四次背面回波反射达到Ul级作方起始芙敏。9.3.1.2 检测圆形或轴类工件，利用附录A
14、所述之QT-l型球墨铸铁试块上的100、75、50三个不同曲面，使其中任意一个与被检工件直径相当，调节衰减器测出有四次背面回波反射达到Ul级，作为轴类工件超声检测的起始灵敏度。9.3.2 用工件校准灵敏度9.3.2.1 若在9.3.1.2中的灿、;75、;50三个直径与被检测工件直运相差较大，则在进行球墨铸铁工件检测之前，首先找出工徘上无缺陷的部位，调节衰减器，使该无缺陷部位有四次以上背面回波反射且元撤出现达到Ul级，i2:下此愤慨的读旷开:PJ1比作为起学灵舰对这一批球墨铸铁件进行超声检测。9.3.2.2 每次检测球墨铸铁工件之前，以及连续检测球墨铸铁工件件后，和需校准仪器灵敏度，使之保持在
15、Ul级的水平上，以确保检测结果的可靠性。9.4 球化率的检测球墨铸铁的球化率按附录B进行超声检测，确认球墨懵咎材料已具劳良好的球化率。每个工件，在元缺陷处，至少检测三个不同部位，若波形图符合附录B中图B.lb奇戈图B.2.b者可以进行检测。球化率低，则球墨铸铁材料或工件，不符合本标准。9.5 基体组织的检测球墨铸铁的基体组织按附录C进行超声检测，每个工件，在元缺陷处至少检测三个不同部位，其波形图符合附录C中图C.1.b或图C.3.b者可以进行检测。珠光体含量不足或铁素体含量过高，则球墨铸铁材料或工件不符合本标准，下面的缺陷检测，就没有必要进行下去。9.6 缺陷的检测在对球墨铸铁材料和工件，进行
16、超声检测球化率和基体组织均符合9.4和9.5的条件下，方可进行球墨铸铁材料或工件内部的缺陷超声检测，根据被检工件几何形状选择检测技术。3 JBtr 10554.1-2006 对可疑的反射波信号进行分析和记录。用接触式检测球墨铸铁工件时，超声检测人员手持探头应有稳定压力在探头上，且保持探头移动扫查时，反射波形稳定。两次扫查之间应有50%晶片有效面积重合面，以防漏检。结果解释10.1 概述球墨铸铁材料或工件中的宏观缺陷主要有疏松、缩松、缩孔、夹杂物、气孔等，这些缺陷在工件中的部位都有其独特规律，掌握这些缺陷分布的规律，对正确判断缺陷性质是十分重要的。10.2 疏松由于工件几何形状不规则，球墨铸铁在
17、铸造和冷却过程中，在工件厚度突变的热节部位常出现疏松。球墨铸铁中疏松对超声波能量有吸收作用，使超声背面回波反射次数减少，疏松严重程度不同，背面回波反射次数在相同的灵敏度下也是不同的，轻微疏松如图la)所示，有两次以上背面回波反射，如图lb)所示。10 - . ，、.、. .、.、. C , . 、一. ,.: , 、. 、.-、. . 、?.、b)疏松超声披形图示a)疏松剖面热蚀示意图圄1疏松的超声波形10.3缩松在工件的解剖面上经热蚀后的缩松如图2a)所示，超声波束人射到缩松部位，会产生漫反射，使超声能量损失。背面回波反射次数减少，往往只有一次背面回波出现如图2b)所示。严重缩松会使背面回波
18、全部消失，此时反射波小而低，几乎看不到有缺陷波反射，这种波形表明工件内部缩松是严重的。. . , 、.hf-. . 产.。拍电、卢川.v、唱%3r.叫-r 飞.、西，.吗、 b)缩松超声波形图示缩松的超声波形a)缩松剖面热蚀示意图固24 JB厅10554.1-200610.4 缩孔缩孔常出现在横截面较大工件的中心部位，缩孔周围往往伴有缩松出现，如图3a)所示，当超声波束人射到缩孔上，其中明显的缺陷波出现在一次背面回波之前，且伴随一群缺陷波出现如图3b)所刁亏。10.5夹杂物 . . lJ_4J . 、o 0:_ _ 、. a)缩孔剖面热蚀示意图图3b)缩孔超声波形图示缩孔的超声波形球墨铸铁件中
19、的夹杂物出现的位置有一定规律性:常出现在工件铸造砂箱的上砂箱的工件上表面，特别是圆形轴类工件，夹杂物出现在工件上半圆的表面，如图4a)所示。当超声波束人射到球墨铸铁件的夹杂物上时，部分能量被吸收，呈现有二次背面回波且有杂波的反射。波形图如图4b)所示，严重的夹杂物出现林状波。10.6气孔a)夹杂物剖面热蚀示意图困4b)夹杂物超声波形图示夹杂物的超声波形球墨铸铁件的气孔，由于铸造时形成的原因不同，按气孔出现在工件部位的不同，可分为皮下气孔和内部气孔两种。10.6.1 皮下气孔皮下气孔出现在球墨铸铁工件表面以下到深度5mm的范围内，数量是成群出现在工件局部位置，皮下气孔直径在O.8mm-2mm范围
20、内，如图5a)所示。若用一般直探头检测，皮下气孔在盲区范围内，难以判断，若用特制的双晶聚焦探头检测，则皮下气孔缺陷波十分清晰，且可把皮下气孔离探测面距离检测出来，其波形如图5b)所示。5 JBtr 10554.1-2006 a)皮下气孔剖面热蚀示意图b)双晶聚焦探头检测皮下气孔超声被形图示图5皮下气孔的超声波形10.6.2 内部气孔球墨铸铁件的内部气孔可分为单个气孔和气孔群两种。10.6.2.1 单个气孔单个气孔反射一个十分尖锐的缺陷波，当探头移动时此波很快消失。10.6.2.2气孔群气孔群中间往往是一个大气孔周围有多个小气孔，如图6a)所示，反射波形特征是一次底波前有一个较高缺陷波，在它的前
21、后又有多个小的缺陷波出现，如困6b)所示。0 100 白。a)气孔群的剖面热蚀示意图b)气孔群超声波形图示圄6气孔群的起声波形11 质量分级11.1 按缺陷严重程度分级球墨铸铁内疏松和夹杂物缺陷严重程度，可利用超声波背面回波多次反射法对缺陷进行分级，按超声波反射波形不同分为U1、U2，U3、U4等四个级别，其缺陷与波形如图7、图8、图9、图10所刀之。11.2 按缺陷面积大小分级控制球墨铸铁工件的质量，既要控制缺陷严重程度，还要控制缺陷面积大小，按照缺陷在声束轴线上投影正方形面积大小划分为五个级别，即:Tl、T2、T3、T4、T5等五个级别，如表1所示。6 . . . . . . . . .
22、. . a) u1级缺陷剖面热蚀. . , . #: 、. . , . 、.0-. . 、a) U2级缺陆剖面热蚀图示飞，, . .: .、_.;). -、，_，.二、f，一、.,.r ，(0;.0:、Jr气乓牛、. 、.圈7图8a) U3级缺陷剖面热蚀图示固9JB厅10554.1-2006b) Ul级缺陆披形图示，其中第四次背面回披高度应达到90%幅度u级示意圄b) U2级缺陆波形图示U2级示意圄b) U3级缺陆波形圈示U3级示意图7 JB厅10554.1-2006. . .飞.，.二MJ、l . . VA、，、-、工、:.哥哥电工s;.究咳守主二.1 : . . a) U4级缺陷剖面热蚀图示b) U4级缺陷波形图示固10U4级示意图表1缺陷面积大小分级表级别缺陆在声束轴线方向投影正方形面积STl Sl伽nmXIOmmT2 1仇nmXI0mmS运2伽nmX20mm13 2OmmX2归lIDS三35mmX35mmT4 35mmX35mmS5归nnX5臼nmT5 5OmmX5阳lIDS70mmX7归m11.3综合分级对工件中某一处缺陷首先检测出缺陷严重程度，确定U类的级别:然
