超聲波無損檢測（UT）在大型鑄件上的應用

前言：
大型鑄件通常采用地坑式砂型鑄造方法成型鑄造成型并完成熱處理、粗加工后，進行超聲波無損檢測（UT），對鑄件內部的質量進行檢測。

但UT檢測合格的大型鑄件在使用過程中仍有3%開裂失效。在接觸過的案例當中，鑄件在使用一段時間后（在質保期以內）開裂，造成較為嚴重的不良影響，對生產廠商和設備制造商造成一定損失。

問題分析：
大型鑄件在正常使用期限內開裂，以輪帶為例，無論是開裂的位置，還是裂紋的走向都很相似，同時不論是國內項目還是國外項目，輪帶都至少經過三位或以上的UT檢測師檢測，檢測的結果都是合格的。裂紋走向示意圖見圖1。

檢測合格的輪帶在使用過程中出現開裂屬于小概率事件，但經過仔細分析，均是由以下兩點原因造成（見圖2）。

（1）合格輪帶都會存在內部缺陷，此缺陷是屬于UT檢測標準范圍內允許存在的。即每一條鑄造合格的輪帶都會存在成為潛在裂紋源頭的缺陷，通常此缺陷存在于輪帶的近表面100mm以內。 

（2）疲勞接觸應力對輪帶的開裂起到催化促進作用，促進潛在裂紋的形成以及延展。這兩點原因哪個是主要，哪個是次要，還是同時存在共同作用，需要結合現場實際情況進行分析。

在對案例進行現場檢測以及對缺陷區域進行清理的過程中發現，在輪帶表面開裂裂紋下100mm以內的深度，都存在夾渣缺陷，同時檢測窯的滑移量，都是在設計范圍以內的，因此檢測合格輪帶小概率開裂的主要原因是，近表面存在不超標的潛在缺陷，在使用過程中，受到循環疲勞接觸應力的作用，導致缺陷失穩開裂，向內外兩側同時擴展。

解決方案：
通過三起案例中收集到的輪帶運轉數據，以及修復過程中發現的一些問題，判定是由于近表層的不超標缺陷失穩導致輪帶開裂。 

通過這些案例說明，大型鑄件的使用安全可靠性不是簡單地依據質檢報告判定的，需要通過鑄造工藝、材料力學以及質檢探傷三位一體地進行綜合 控制和評估，是一個系統問題。 

但是對于大型鑄件的內部質量，使用UT檢測時不能僅對鑄件是否合格進行評判，更重要的是要對工作區域進行二次檢測。對于鑄件質量控制的工作步驟如下： 

（1）嚴格控制造型工藝大型鑄件的內部質量，從它的造型開始就已經決定，因此對于鑄造廠家的造型工藝一定要進行評審，冒口布置的合理與否、內澆道布置能否保證鋼液充型順暢、冷鐵擺放位置是否合理、排氣孔數量是否足夠、澆注溫度是否合適、冒口保溫措施是否到位等等一系列問題都要注意。 

 （2）進行二次掃描和評估 根據鑄件的實際使用工作面，分區域使用不同 靈敏度進行UT檢測，不使用單一靈敏度進行檢測。 

評估結果是大于等于的，小概率事件可以避免；評估結果是小于的，將結果通知分交廠家，告知潛在 風險，雙方留下備忘錄，有備無患。

結語 
（1）按超聲波無損檢測（UT）標準檢測合格的大型鑄件，在正常使用壽命內仍會有小概率開裂問題發生。
（2）為避免小概率事件發生，在UT檢測判定合格的基礎上，使用不同靈敏度對鑄件的工作區域100mm內進行二次檢測，對潛在不超標的缺陷進行二次評估，以避免大型鑄件小概率開裂問題的發生。