导读

铜及铜合金产品因其优异的导电、导热和耐腐蚀性能而广泛应用于航天、航空、核电、船舶、舰艇、海水淡化、冶金等许多重要的工业部门，这些行业对铜材内部质量要求越来越高，要求生产企业必须对铜材进行100%超声波探伤,合格产品方可出厂。

近年来，掀起了新一轮投资高潮，国内外大型钢铁集团无一例外地选择热轧紫铜板代替原有的铸铁板作为冶炼高炉的冷却壁。

与铸铁相比，紫铜的导电和导热性能是铸铁的10多倍，而使用寿命是铸铁的3倍多，因而被广泛地用于高炉的冷却壁。

由于紫铜在熔铸时易生成粗大的柱状晶,在随后的热轧过程中，这种粗大的晶粒很难消除一直保持在最终的成品内，加上紫铜本身存在的豁滞性，从而造成超声波的散射和钻滞吸收衰减特别大，严重影响了超声波的探伤结果。

笔者利用国内外不同类型的超声波探伤仪对不同厚度的热轧紫铜板进行了多年的探伤试验，实验结果表明国产和进口的数字式仪器与模拟仪器以及数字式仪器之间对不同厚度的紫铜板探伤有着明显不同的检测结果。

本文通过国内外不同类型的超声波探伤仪在热轧紫铜板的应用比较，以其探索出更好地适用于热轧紫铜板探伤的仪器和方法，并为仪器的进一步开发提供一些有益的参考数据。

1.热轧紫铜板组织结构特性

用于高炉冷却壁的热轧紫铜板牌号为TuZ，通常浇铸出厚度为2朽一295~的锭坯，然后在热轧机上直接轧出成品，根据不同用户的要求，板材厚度一般为50一210~。

由于紫铜的结晶范围很窄，在熔铸时易生成粗大的柱状晶(如图1所示)，这种粗大的晶粒在随后的热轧过程中很难消除，最终保持在热轧紫铜板内形成粗大晶粒，有的晶粒直径达到毫米级(如图2所示)，这种粗大的组织对超声波具有强烈的散射作用，另外紫铜本身存在勃滞性，对超声波具有强烈的衰减作用，由于上述组织结构的特殊性,使其超声波检测存在很多技术上的难点。

2.仪器应用比较

对于不同厚度的热轧紫铜板，由于变形量不同，致使铸造组织的破碎程度不一样，其组织晶粒大小不同，对超声波的散射程度也不一样，同样不同厚度的热轧紫铜板其豁滞吸收程度也一样。

通过大量的试验证明，在厚度小于70mm时，对超声波衰减影响最大的是材料晶粒大小，厚度在70一140mm之间，主要是钻滞吸收的影响，厚度大于140mm时，晶粒大小和勃滞吸收双重影响检测结果。

为此，我们按三个厚度区间对超声波探伤仪进行了应用比较试验。

1.厚度小于70~时的应用

采用上述试验仪器匹配频率为1.25MHz、2.5MHz和5MHz直探头,分别对厚度为50mm、60~、70~的热轧紫铜板以正常灵敏度进行探伤试验，结果表明国产的和进口的超声波探伤无论是数字式还是模拟的都能准确地发现板材内部缺陷,且再现性较好。

对于厚度小于70~的热轧紫铜板探伤,选择目前市场上常用的任何一种型号的超声波探伤仪均能满足板材探伤的要求。

2.厚度在70一140mrn之间

同样采用上述试验仪器匹配频率为1.25MHz、.25MHz和5MHz直探头,分别对厚度为80~、100~、120~、140~的热轧紫铜板以正常灵敏度进行探伤试验,结果表明:

(1)所有仪器匹配频率为5MHz的直探头探伤时，由于超声波衰减严重,灵敏度提高到最大时，只有一次底波出现,且噪声幅度超过80%满屏，因此对厚度80~以上的热轧紫铜板不可探。

(2)国产和进口的模拟仪器以及进口数字式仪器匹配频率为1.25MHz和2.5MHz的直探头，均能准确地发现板材内部缺陷，且再现性较好。

但国产数字式仪器匹配频率为2.5MHz的直探头用正常灵敏度只能对厚度为80~和100~的铜板进行探伤，而探测厚度120mm和140~的热轧紫铜板时，噪声太大，无法实施探伤；

匹配频率为1.25MHz的直探头用正常灵敏度探伤时，对于厚度为140~的热轧紫铜板，同样无法实施探伤。

3.厚度大于140~时的应用

用上述试验仪器匹配频率为1.25MHz、2.5MHz和5MHz直探头,分别对厚度为160mm、180~、200~、210mm的热轧紫铜板进行探伤试验，所有有仪器在正常灵敏度下均只能显示一次底波，噪声太大，无法实施探伤。

改用频率为1MHz和0.5MHz的直探头后，发现国产模拟探伤仪与1MHz和0.5MHz频率根本不匹配，国产数字式探伤仪与-05MHz频率不匹配，匹配频率为IMHz的直探头可以对厚度为160mm的热轧紫铜板进行探伤，厚度大于160mm时无法实施探伤。

进口模拟探伤仪同样与1MHz和0.5MHz频率不匹配，但进口数字式探伤仪能较好地匹配1MHz和0.5MHz频率的直探头，采用1MH濒率的直探头，以正常灵敏度调整，能检测厚度200~以上的热轧紫铜板。

3.结束语

(1)厚度小于70mm的热轧紫铜板，组织晶粒大小和紫铜的豁滞性对超声波检测结果影响不大，采用国产的或进口的仪器，无论是模拟还是数字式探伤仪，均能较好地实施探伤。

(2)厚度在70-140~的热轧紫铜板，最好采用国产和进口模拟探伤仪或进口数字式探伤仪进行探伤。

(3)厚度大于140~的热轧紫铜板，目前只能用进口的数字式探伤仪实施探伤，且探伤频率应为IMHz。

(4)国产数字式超声波探伤仪匹配频率1MHz和0.5MHz的探头探伤效果明显不如进口数字式探伤仪。

(5)国产数字式超声波探伤仪在灵敏度提高到85%(也就是增益提高到ssdB以上)时，噪声普遍较进口仪器大得多，这是国产数字式仪器厂家急需解决的一个问题。

(6)如何更好地匹配更低的超声波频率(频率低于0.5MHz)进行超声波探伤也是仪器厂家和探伤工作者解决的一个问题。