起重機車輪鍛件超聲波檢測方法
起重機車輪鍛件的超聲波檢測（UT）需針對其高承載、循環應力的使用特點，重點檢測內部夾雜、裂紋、白點等缺陷。以下是系統化的檢測方法及技術要點：
1. 檢測標準依據
通用標準
GB/T 6402-2008《鋼鍛件超聲檢測方法》
ASTM A388/A388M（大型鍛件UT）
JB/T 5000.15-2007《重型機械通用技術條件 鍛鋼件無損檢測》
行業特殊要求
FEM 1.001（歐洲起重機設計規范）
ISO 4306（起重機車輪制造要求）
2. 檢測區域優先級
區域高風險缺陷類型檢測重點
輪緣踏面 接觸疲勞裂紋、表層缺陷 斜探頭橫波檢測（近表面）
輪輻過渡區 應力集中裂紋、折疊 縱波+橫波復合掃查
輪轂孔周邊 周向夾雜、疏松 相控陣全聚焦（TFM）技術
內部芯部區域 白點、偏析 低頻縱波直探頭穿透檢測
3. 檢測方法選擇
(1) 縱波直探頭檢測（芯部缺陷）
探頭參數
頻率：2~2.5MHz（碳鋼）或1~1.5MHz（合金鋼粗晶）
晶片尺寸：Φ20~30mm（車輪厚度通常≥100mm）
靈敏度校準
使用CS-2試塊，以Φ4mm平底孔為基準（輪厚≤150mm時）
輪厚＞150mm時，增加二次底波監控（衰減系數≤0.05dB/mm）
(2) 橫波斜探頭檢測（輪緣與輪輻）
探頭參數
角度：45°（K1）檢測橫向缺陷，60°（K2）檢測徑向缺陷
頻率：2MHz（兼顧穿透力和信噪比）
掃查方式
輪緣踏面：沿圓周螺旋掃查（步進≤15mm）
過渡區：45°交叉掃查（覆蓋R角應力集中區）
(3) 相控陣超聲檢測（PAUT）
優勢：適用于異形輪輻和輪轂孔檢測
參數設置
陣元數：64~128（輪轂區域需高密度掃查）
扇形掃描：角度范圍35°~70°，步進0.5°
成像模式
S掃描：實時顯示缺陷三維取向
DAC曲線：動態校正衰減影響
4. 耦合與校準
耦合劑：高粘度耦合劑（防止車輪曲面耦合不良）
曲面適配：
輪緣區域使用柔性楔塊（曲率半徑匹配±5%）
輪轂孔采用專用導波探頭（如EMAT無需耦合）
試塊選擇：
自制仿形試塊（含Φ2/Φ4/Φ6mm平底孔）
對比試塊材質需與車輪一致（如42CrMo）
5. 缺陷評定與驗收
缺陷定量
當量法：對比試塊平底孔回波幅度（≤Φ4mm可接受）
測長法：20dB降落法（裂紋類缺陷）
驗收標準（以JB/T 5000.15為例）
缺陷類型允許極限
單個缺陷 ≤輪厚5%且≤Φ6mm
密集缺陷 間距＜30mm且總面積＞2cm2拒收
線性缺陷 任何長度均拒收
6. 特殊問題處理
粗晶組織（如35CrMoV）
改用低頻雙晶探頭（0.5~1MHz）
增加時基增益補償（TCG）
表面淬火層檢測
采用表面波探頭（頻率5MHz）檢測淬火層深度（0.5~3mm）
硬化層與基體結合區需100%覆蓋掃查
7. 報告與記錄
必備內容
車輪分區檢測示意圖（標注輪緣、輪輻、輪轂檢測范圍）
缺陷參數（最大當量尺寸、埋深、與應力區距離）
儀器型號（如奧林巴斯OmniScan MX2）
數據存檔
相控陣全矩陣捕獲（FMC）原始數據
關鍵區域的B/C掃描圖像（含坐標標記）
8. 案例參考
某港口起重機車輪（材質34CrNiMo6，直徑Φ1200mm）檢測
方法：縱波（2MHz）+ PAUT（128陣元）
發現缺陷：輪輻過渡區Φ5.1mm夾雜群（距表面80mm）
判定：按FEM標準允許修復（鉆孔去除后復檢合格）
9. 補充技術（可選）
TOFD技術：用于精確測量裂紋高度（如輪緣疲勞裂紋）
激光超聲：適用于高溫在線檢測（如熱處理后車輪鍛件）
通過定制化UT方案，可有效保障起重機車輪在重載、沖擊工況下的安全性。對于特大型車輪（直徑＞2m），建議采用自動化掃查系統（如機械臂搭載PAUT）提高檢測效率。
