[发明专利]金属构件中夹杂缺陷检测方法

说明书

本发明公开了金属构件中夹杂缺陷检测方法，该方法是一种用相对频移量表征金属构件中夹杂缺陷的检测方法，通过利用仿真软件建立模型，使夹杂缺陷的尺寸和空间位置相同，改变材料属性，建立已知材料属性夹杂缺陷超声回波峰值频率的相对频移量关系曲线图，实际检测过程中利用该关系曲线图来判定夹杂缺陷的类型。在对实际检测获得的数据进行数据提取时，采用整体经验模态分解方法。

技术领域

本发明涉及一种金属构件中夹杂缺陷的检测方法，特别是涉及一种用相对频移量表征金属构件中夹杂缺陷的检测方法，属于无损检测技术领域。

背景技术

作为大型成套设备的核心零部件，大型锻件在国民经济建设、国防装备发展和现代尖端科技重大装备建设中，发挥着非常重要的作用，广泛应用于核电站关键部件、火电机组、汽轮机转子、叶片、发电机轴以及重型机械等设备中。受冶金行业发展水平及相关工艺的限制，在铸锻件内部往往存在与基体材质相异的夹杂缺陷。夹杂缺陷的存在直接导致金属的连续性和完整性遭到破坏，影响钢的机械性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳极限。严重时，还会使金属在热加工与热处理时产生裂纹或使用时突然脆断。此外，夹杂缺陷也促使在金属内部形成热加工纤维组织与带状组织，使材料具有各向异性，使得材料的冲击韧性大大降低。因此，有必要对关键零部件所用大锻件内部夹杂缺陷进行检测。

现有的金属构件夹杂缺陷检测方法主要可分为宏观评定法和显微组织法两类。其中，宏观评定法包括：低倍酸蚀检验法、断口检验法、塔形试验法和磁粉检验法等。显微评定法包括：标准图谱法，手工定量法和图像分析仪法等。此外，脉冲鉴别分析光谱测量法(OES-PDA)、化学成分分析法近年来也得到一定程度的应用。除磁粉检测法外，其他检测方法均通过观察组织宏观及微观结构的变化来表征铸锻件的质量，需要对检测对象进行取样。而磁粉检测法对内部缺陷不敏感，主要用于构件表面和近表面的缺陷检测。

超声波检测技术作为应用范围最广的无损检测技术之一，与其他常规无损检测技术相比，具有检测深度大，被测对象范围广，缺陷定位准确，检测灵敏度高，对人体无危害、对环境无污染等特点，因而被广泛应用于工业构件的无损检测领域。在不损害工件的前提下，根据超声波在介质中传播特性以及超声波与缺陷的相互作用机理，该技术不仅可以准确识别工件的表面缺陷(如裂纹、腐蚀等)，还可发现其人眼不可见的内部缺陷(如孔洞、夹杂等)。

国内外学者采用超声检测方法对金属构件中夹杂缺陷的辨识进行了相关研究。研究表明，不同材料夹杂物能够通过超声检测方法进行区别，且在对其回波分析的基础上能够进行定量识别[Kananen V,Eskelinen J,Haeggstrom E.Ultrasonic inclusion andpore classification in rolled and unrolled steel samples[J].2009:2545-2548]。不同属性夹杂物对超声波的敏感频率不同[陈丹,肖会芳,黎敏,等.金属材料内部非金属夹杂超声检测的数值模拟[J].北京科技大学学报,2015,37(7):942-949.]。以上研究为金属构件中夹杂缺陷的检测提供了新的思路，但均处于初步阶段，尚无不同夹杂缺陷的统一表征指标，需要寻求一个用于判断不同夹杂缺陷的特征表征指标用于判别不同材料属性的夹杂缺陷。

发明内容

本发明是为了完善上述问题而完成的，其目的在于提供一种用相对频率偏移量表征金属构件中夹杂缺陷的检测方法，使用了夹杂缺陷检测装置、检测数据信息提取方法。

夹杂缺陷回波的峰值频率会因其材料属性的不同而发生不同程度的偏移，若直接以该峰值频率作为夹杂缺陷材料属性的表征参数，则峰值频率会随着激励信号频率发生改变。因此，将超声回波峰值频率的相对频移量作为不同材料属性夹杂缺陷的表征指标，由公式(1)计算得到，从而对夹杂缺陷类型进行判别。

其中，f_drive为激励信号频率，f_echo为夹杂缺陷回波峰值频率。