钛合金超声波检测

目录1 引言 (1)1.1选题的依据及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.3 钛合金超声检测相关标准简介 (3)1.4 课题主要研究内容 (4)1.5 研究策略及论文的结构安排 (5)2 超声检测原理及钛合金的超声检测 (6)2.1 超声检测原理 (6)2.2 钛合金的超声检测 (6)2.3 本章小结 (6)3 不同标准下钛合金的超声检测 (7)3.1 检测工艺参数的选择 (7)3.2 钛合金超声检测工艺卡 (12)3.3 钛合金超声检测结果 (15)3.4 钛合金超声检测报告 (17)3.5 本章小结 (20)4 钛合金工件超声检测的探讨 (21)4.1 适用范围 (21)4.2 设备要求 (21)4.3 试块要求 (22)4.4 耦合剂 (23)4.5 受检件的要求 (23)4.6 检验检测 (23)4.7 缺陷验收的规定 (25)4.8 本章小结 (27)5 结论与展望 (28)参考文献 (30)致谢 (31)无损检测技能训练中钛合金工件超声检测的探讨1 引言1.1 选题的依据及意义钛及钛合金广泛用于航空、航天、军工、化工、石油、冶金等行业并在各行业中起着不可替代的作用。

本课题主要对钛及钛合金的超声检测进行探讨，故先对钛合金工件在现代工业中的重要性、钛合金工件超声检测的必要性以及研究钛合金工件超声检测对无损检测技能训练的重要意义进行研究。

1.1.1 钛合金工件在现代工业中的重要性钛是现代工业中一种重要的金属材料，钛合金具有高强度、耐腐蚀、耐热等优点，所以钛合金在现代社会的工业领域受到了广泛的应用。

在航空航天领域中，钛及钛合金工件的用量最大。

主要用于航空飞行器的发动机、起落架、主体结构、火箭和导弹等；钛合金还广泛用于石油、冶金、化工、电力、核工业等领域。

如发电中使用的蒸汽涡轮发电机、叶片等；石油工业中输油管道和钻井平台等；汽车工业中发动机气门、轴承座、连杆等；核工业中核废料储备罐等；除此之外钛还用于造船业，制造海上平台、潜水装置等。

由此可见，钛及钛合金在现代工业的各个领域都具有不可替代的重要作用，在科技飞速发展的今天，相信钛及其合金的重要作用会更加明显，因此，研究钛及合金的相关性能对现代工业的发展具有重要意义。

1.1.2 钛合金工件超声检测的必要性合金因其具有各种优点而被广泛用于各个领域，并且在一些特殊的领域中，钛合金的作用是无可替代的。

然而，也是由于它本身的性质，导致钛合金工件的加工十分困难，工作难度也相当大。

钛合金在切削加工时，由于自身硬度的原因，会出现粘刀或切削困难的现象，另外钛合金还具有变形系数小、切削温度高、单位面积上的切削力大、冷硬现象严重和刀具磨损严重等切削特点：另外，由于钛合金的导热系数很低，因此在铣削加工中，会大大缩短刀具的寿命。

正是因为钛合金的切削加工和铣削加工的工艺性能较差，因此保证钛合金坯料的质量，降低切削过程中的报废率尤为重要。

另外，随着钛合金用量的与日俱增，钛合金零部件使用条件的日益苛刻以及其结构的日趋复杂，钛合金及其零部件的损伤与失效在所难免，由钛合金零部件的失效与断裂导致的灾难性事故已发生多起。

超声检测是无损检测质量控制的一种重要手段。

对于钛合金材料中可能存在的冶金缺陷（如夹杂）、工艺缺陷（如过热、变形不足、裂纹等）和组织缺陷，生产厂和航空厂都用超声探伤检测进行质量控制，通过超声检测，可以及时淘汰不合格的原始坯料，防止不合格坯料进入加工工序，降低生产过程中的工作量。

同时，超声检测还可以对在役的钛合金工件进行检测，及时监控钛合金工件的状态，从而减少因钛合金工件失效断裂导致的灾难性事故的发生。

1.1.3 研究钛合金工件超声检测对无损检测技能训练的重要意义无损检测技能训练是我校针对无损检测专业学生设立的专业操作技能培训机制。

技能训练的一个重要目的是在学习无损检测理论知识的基础上训练学生的实际操作能力，学生不仅要通过学习，顺利完成本科教育工作，而且要努力提高专业素质，增强动手能力，为以后的无损检测工作打下良好的基础。

无损检测技能训练主要是通过设计制定特定工件的检测方法规范，对产品进行检测参数的选择、工艺卡的制定、检测的进行、缺陷等级的评定、检测报告的签发等实际检测工作全过程训练。

我校是国内唯一一所开设无损检测本科教学的高校，同时也是具有鲜明航空国防特色的大学。

所以我校无损检测专业的毕业生大部分都在航空系统的单位工作，多年来，我校一届又一届的无损检测毕业生不断壮大航空工业的无损检测力量，为航空飞行器的安全运行提供保证，为国家航空工业的发展保驾护航。

也正因为如此，努力提高我校无损检测专业毕业生的专业素质和业务水平尤为重要。

钛及钛合金是航空航天工业中应用广泛的结构材料，也是无损检测工作者检测测和评估最多的材料。

所以加大无损检测技能训练中钛合金工件检测的研究对我校无损检测学生了解钛合金工件特点、熟练钛合金工件检测方法有重要意义，同时也可以为学生毕业后的实际工作打下坚实的基础。

1.2 国内外研究现状无损检测技术已发展了近百年，无损检测技术水平的优劣却是国家的工业技术水平高低的具体表现。

无损检测技术所能带来的经济效益十分明显。

德国科学家认为，无损检测验技术是机械工业的四大支柱之一。

美国前总统里根曾说:“没有先进的无损检测技术，美国就不可能享有在众多领域的领先地位”。

可见现代工业确实是是建立在无损检测基础上。

世界各国都对超声无损检测给予了高度的重视。

随着无损检测技术的发展，对钛合金的无损检测方法逐渐增多。

例如TOFD （Time Of Flight Diffraction)超声波衍射时差法、相控阵超声成像检测法等，都可以准确对钛合金工件中的缺陷进行检测，甚至还具备自动化检测和成像检测的功能。

然而，在我国当前的无损检测水平下，考虑到无损检测的成本、时效、验收水平等方面，目前对钛合金工件的无损检测应用最多的还是传统的脉冲反射式超声波检测。

因此，对钛合金常规超声检测的研究仍然具有重要意义。

1.3 钛合金超声检测相关标准简介随着钛工业的迅速发展和国家对现代工业安全性重视程度的提高，钛及其合金工件的无损检测技术方法也得到了快速的发展。

其中超声检测作为一种高效、快捷、稳定、可靠、无污染的无损检测技术手段，越来越受到各个工业检测部门的重视。

与此同时，各个行业也建立起多项有关钛合金超声检测的标准和规范。

下面就国内的钛合金超声检测标准作简要介绍。

GB/T5193-2007《钛及钛合金加工产品超声波探伤方法》是由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和国家标准化改革委员会联合发布的针对一般钛及钛合金加工产品的超声检测方法的国家标准。

GB/T12969.1-2007《钛及钛合金管材超声波探伤方法》是由国家质量监督检验检疫总局和国家标准化改革委员会联合发布的针对外径为6-80mm、壁厚为0.5-4.5mm的钛及钛合金管材的超声检测方法的国家标准。

HB/Z36-1982《变形钛合金棒材超声波检验说明书》是由北京航空材料研究院（621所）起草、航空工业部发布、于1983年5月1日实施，并且沿用至今的变形钛合金棒材超声波检测的航空工业标准。

适用于指导制造航空发动机压气机叶片用的直径16-60mm钛合金棒材的超声波检测。

HB/Z37-1982《变形钛合金园并及盘件超声波检验说明书》中华人民共和国航空工业部指导性技术文件，适用于指导制造航空发动机压气机盘用的钛合金圆饼及盘件的超声波检测。

HB5265-1983《航空发动机TC11钛合金压气机盘用并（环）坯及锻件超声波检验说明书》是由北京航空材料研究院（621所）提出、TC11钛合金盘及饼（环）坯探伤标准编写组起草、国家航空工业部发布的航空标准。

该标准与HB/Z59-81《航空金属材料及零件超声纵波探伤说明书》同时使用，并且与HB5265-1983《航空发动机TC11钛合金压气机盘用并（环）坯及锻件超声波检验验收标准》配套使用。

该标准主要用于指导制造航空发动机涡喷13压气机TC11钛合金盘及饼（环）坯的超声波检测，也适用于其他机种的类似规格。

YB 950-80《专用TC4钛合金锻制并材超声波探伤方法》是由原冶金部颁发的冶金行业标准，具体内容涉及保密法律法规，所以未得到具体的标准内容。

GJB1580-2004《变形金属超声检验方法》是由中国航空工业第一集团公司提出，中国航空综合技术研究所、北京航空材料研究院归口，中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院、航天 703 所、航空 430 厂联合起草的国家军用标准。

适用于指导锻坯、锻件、轧制件、板材、挤压或轧制棒材、型材，以及由其经机加工制成零件的超声检验。

JB/T4730-2005《承压设备无损检测》是由国家发展和改革委员会发布的行业推荐标准。

用于指导承压设备无损检测及验收方法。

该标准分为6部分，其中第三部分超声检测规定了承压设备采用A型脉冲反射式超声波探伤仪器检测工件缺陷的超声检测方法和质量分级要求。

该部分适用于金属材料制承压设备用原材料、零部件、和焊接接头的超声检测，也适用于金属材料制在用承压设备的超声检测。

其中在4.3节介绍了钛及钛合金板材的超声检测和质量分级，用于指导钛及钛合金承压部件的超声检测。

本课题主要针对GB/T5193-2007《钛及钛合金加工产品超声波探伤方法》、GJB1580-2004《变形金属超声检验方法》和JB/T4730-2005《承压设备无损检测》三个标准进行对比研究探讨，其中JB/T4730-2005并非钛合金工件的检测标准，但由于该标准较完善，故应用了锻件检测部分对钛合金进行检测，以便对比找出不同的标准对无损检测技能训练的不同作用，从而得到最佳的训练计划。

1.4 课题主要研究内容本课题是基于无损检测技能训练，对不同标准中关于超声检测的要求和规定进行研究，并重点对关超声检测方法的标准与规范中关于钛合金检测的内容与规定进行分析。

通过分析比较，了解各标准在钛合金超声检测验收标准与钛合金检测方法上的异同，总结各个标准在钛合金超声检测中的优缺点，为本专业学生的无损检测技能训练提供更加完善和有效的训练方法，同时也希望能为今后钛合金超声检测标准的制订、修订提供参考。

主要有如下研究内容：1）摸索不同标准中钛合金工件的检测工艺，确定最佳检测工艺参数;2）通过对各钛合金工件的超声检测，比较不同标准下，钛合金超声检测的异同;3）对比较结果进行分析，为今后钛合金超声检验标准的制、修订提供参考。

1.5 研究策略及论文的结构安排本论文主要包括以下几个部分：第一章：为绪论，首先概述了本学位论文课题的来源和意义。

综合介绍了国内外超声检测的发展情况，介绍了钛合金超声检测的相关标准，并对本文作者所做的工作进行了简述。

第二章：介绍超声检测的原理以及钛合金超声检测的特点。