軸類鍛件的超聲波檢測(cè)（UT）是確保其內(nèi)部質(zhì)量（如夾雜、裂紋、白點(diǎn)、疏松等缺陷）的核心手段，尤其對(duì)高負(fù)荷傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)子軸等關(guān)鍵部件需采用多方法組合檢測(cè)。以下是系統(tǒng)化的檢測(cè)方法及技術(shù)要點(diǎn)：

1. 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)：

NB/T 47013.3-2015（承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)）

GB/T 6402-2008（鋼鍛件超聲檢測(cè)）

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：

ASTM A388/A388M（大型鍛件UT）

ISO 5948（鐵路車(chē)軸超聲檢測(cè)）

API 6A（石油天然氣行業(yè)）

2. 檢測(cè)方法選擇

(1) 縱波直探頭檢測(cè)（軸向與徑向）

適用缺陷：徑向缺陷（如夾雜、白點(diǎn)）、軸向缺陷（如疏松）

參數(shù)設(shè)置：

頻率：2~5MHz（常規(guī)軸件用2.25MHz，粗晶材料用1MHz）

晶片尺寸：Φ14~30mm（大直徑軸用更大晶片）

靈敏度：以平底孔為基準(zhǔn)（如Φ2~6mm，按驗(yàn)收等級(jí)調(diào)整）

掃查方式：

軸向檢測(cè)：沿圓周螺旋掃查（螺距≤探頭直徑1/2）

徑向檢測(cè)：從軸端面入射，檢測(cè)橫向缺陷（需考慮聲束覆蓋）

(2) 橫波斜探頭檢測(cè)（近表面與周向缺陷）

適用缺陷：表面裂紋、周向分層

參數(shù)設(shè)置：

角度：45°（K1）或60°（K2），根據(jù)缺陷預(yù)期取向選擇

折射角校準(zhǔn)：用CSK-IA試塊校準(zhǔn)K值

掃查方式：

沿軸向和周向鋸齒形掃查（覆蓋所有可能缺陷取向）

(3) 相控陣超聲檢測(cè)（PAUT）

優(yōu)勢(shì)：可動(dòng)態(tài)聚焦、多角度掃描，適用于復(fù)雜幾何或異形軸

參數(shù)設(shè)置：

陣元數(shù)：32~128（根據(jù)軸徑和檢測(cè)深度選擇）

扇形掃描：角度范圍30°~70°，步進(jìn)≤1°

成像模式：

S掃描（扇形掃描成像）

B掃描（軸向或徑向截面視圖）

3. 耦合與校準(zhǔn)

耦合劑：

常規(guī)：水基凝膠或機(jī)油

高溫檢測(cè)：耐高溫耦合劑（如硅脂，耐溫≤300℃）

校準(zhǔn)試塊：

縱波：CS-1（平底孔試塊）或IIW2（厚試塊）

橫波：CSK-IA（斜探頭校準(zhǔn)）

靈敏度校準(zhǔn)：

基準(zhǔn)波高80%屏高，信噪比≥6dB

4. 缺陷評(píng)定與驗(yàn)收

缺陷定位：

深度計(jì)算：缺陷深度 = （缺陷回波時(shí)間－始波時(shí)間）×聲速/2

聲速校準(zhǔn)：碳鋼縱波聲速5920±30m/s，橫波3230±20m/s

缺陷定量：

當(dāng)量法：對(duì)比試塊平底孔回波幅度

測(cè)長(zhǎng)法：6dB降落法（缺陷長(zhǎng)度≥3倍波長(zhǎng)時(shí)）

驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（以GB/T 6402-2008為例）：

不允許缺陷：

單個(gè)缺陷＞Φ4mm當(dāng)量（高應(yīng)力區(qū)）或Φ6mm（一般區(qū)域）

裂紋、白點(diǎn)、連續(xù)性缺陷（任何尺寸）

可接受缺陷：

單個(gè)Φ2~4mm，間距＞3倍缺陷直徑

5. 特殊問(wèn)題處理

粗晶材料（如大型合金鋼鍛件）：

改用低頻探頭（0.5~1MHz）

增加濾波抑制噪聲

異形軸（如階梯軸、曲軸）：

采用專用探頭（如小徑管探頭、雙晶探頭）

使用仿形掃查架保證耦合穩(wěn)定性

高溫檢測(cè)（如熱態(tài)校直后）：

高溫探頭（耐溫≤300℃）

延遲塊材料選用氧化鋯陶瓷

6. 報(bào)告與記錄

必備內(nèi)容：

檢測(cè)工藝卡（探頭參數(shù)、靈敏度、掃查方式）

缺陷分布圖（標(biāo)注位置、深度、當(dāng)量大小）

儀器型號(hào)（如奧林巴斯EPOCH 650或GE USM Go）

數(shù)據(jù)存檔：

A掃描波形（帶時(shí)基和幅度標(biāo)記）

PAUT的S掃描或B掃描圖像

案例參考

某汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸檢測(cè)（材料30Cr2Ni4MoV，直徑Φ600mm）：

采用縱波（2MHz）+ PAUT組合，發(fā)現(xiàn)Φ3.8mm夾雜群，經(jīng)解剖驗(yàn)證誤差＜0.3mm。

按ASTM A388驗(yàn)收，判定合格（缺陷間距＞50mm）。

7. 補(bǔ)充技術(shù)（可選）

TOFD（衍射時(shí)差法）：用于***測(cè)量裂紋高度（如核電轉(zhuǎn)子軸）

電磁超聲（EMAT）：無(wú)需耦合劑，適合表面粗糙或高溫環(huán)境

通過(guò)規(guī)范化的UT流程，可有效控制軸鍛件的內(nèi)部質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于關(guān)鍵部件（如航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸），建議結(jié)合滲透檢測(cè)（PT）或磁粉檢測(cè)（MT）進(jìn)行表面缺陷全覆蓋。