SEP1927-2010标准中灵敏度等级的解析和拓宽

栗　雪,朴启霞,刘　洋

(东北特钢集团 北满特殊钢有限责任公司， 齐齐哈尔 161041)



SEP1927-2010标准中灵敏度等级的解析和拓宽

栗雪,朴启霞,刘洋

(东北特钢集团 北满特殊钢有限责任公司， 齐齐哈尔 161041)

摘要：主要对SEP1927-2010标准《锻轧钢棒纯净度超声水浸测定方法》中的灵敏度等级进行了深度解析，并通过理论计算和试验对此标准的灵敏度等级进行了研究，制定出尺寸更小的夹杂物的检测灵敏度等级和检测方法，不仅提高了水浸超声检测设备的检测精度，还缩小了水浸超声检测和高倍显微镜检测两种方法在确定夹杂物尺寸方面的差距。

关键词：标准；灵敏度等级；平底孔

夹杂物的含量直接关系到锻轧钢棒产品的纯净度，通过水浸高频超声检测或高倍显微镜检测均可得到产品中夹杂物含量的信息。水浸高频超声检测的目的就是检测出产品试样中大颗粒夹杂物的含量，以确定产品应用的可行性[1]。通常按照SEP1927-2010标准《锻轧钢棒纯净度超声水浸测定方法》来评价锻轧钢棒中大颗粒夹杂物含量的信息，而用高倍显微镜可以检测到更为细小的夹杂物。为了进一步缩小两种方法在夹杂物尺寸定量方面的差距,笔者通过试验对SEP1927-2010标准中的灵敏度等级进行深度解析，并制定出检测更小尺寸夹杂物的灵敏度等级和检测方法。

1SEP1927-2010标准的灵敏度等级解析

1.1灵敏度等级

按照SEP1927-2010标准，灵敏度可分为5个等级；具体划分方法为试块比较法，即根据φ1 mm平底孔进行实测,不同灵敏度等级是在φ1 mm平底孔基础上增加不同的灵敏度来表示，灵敏度等级见表1。但在自动超声检测中，信噪比至少为6 dB,最好为10 dB,因此在检测前有必要对试块进行专项热处理[2]。

表1　灵敏度等级

1.2灵敏度等级解析

通过当量计算公式，可计算出灵敏度各个级别对应的缺陷大小，SEP1927-2010的灵敏度等级1级的当量为6 dB,尺寸为0.71 mm；同理灵敏度等级2级至灵敏度等级5级的平底孔当量尺寸分别为0.5，0.42，0.35，0.30 mm。

1.3灵敏度等级解析的验证

采用10 MHz高频探头对阶梯试块的埋深分别为φ1，φ0.4，φ0.3 mm的平底孔进行检测，记下缺陷波等高时的检测灵敏度值，表2为不同埋深平底孔dB值表。将φ0.4，φ0.3 mm的dB值分别与φ1 mm的dB值进行比较，取其均值，发现φ0.4 mm与φ1 mm的dB差值与SEP1927-2010灵敏度等级3级的dB值基本一致，而φ0.3 mm与φ1 mm的dB差值与SEP1927-2010灵敏度等级5级的dB值基本一致，从而可证明上述对不同灵敏度等级的当量计算均正确。即SEP1927-2010标准的灵敏度等级1～5级的平底孔当量尺寸可推广适用。

表2　不同埋深平底孔dB值

2SEP1927-2010灵敏度等级拓展

按照SEP1927-2010标准中的灵敏度分为5个等级，但如果需要检测更小当量尺寸(小于0.3 mm)缺陷时，标准SEP 1927-2010中的灵敏度5级已经无法满足要求。故考虑到对此标准进行拓展，拓展到缺陷尺寸φ0.2，φ0.1 mm,即对应标准SEP1927-2010中的灵敏度等级 6级、7级。

2.1dB差(不同平底孔灵敏度差)

如果想检测更小尺寸的夹杂物，试块比较法已经不适用，因无法制作更小尺寸(小于φ0.3 mm)的平底孔，需要通过当量计算法来实现。通过当量计算法，比较缺陷φ1 mm和φ0.2 mm的dB差，即SEP1927-2010灵敏度等级6级的检测灵敏度为在SEP1927-2010灵敏度等级1级基础上提高约28 dB,SEP1927-2010灵敏度等级6级dB差为：27.9 dB；同理SEP1927-2010中灵敏度等级7级dB差为：40 dB。

2.2探头频率

因探头频率直接影响检测缺陷的当量尺寸大小，探头频率越大，波长越小，发现最小缺陷能力越强。SEP1927-2010标准中规定探头的频率为10 MHz，发现的最小缺陷当量尺寸为0.295 mm。所以，如果想发现更小尺寸的缺陷，需更换更高频率的探头，具体灵敏度等级拓宽见表3。

探头频率为20 MHz时，λ=0.295 mm； 发现最小缺陷时λ约0.15 m；探头频率为30 MHz时，λ约0.197 mm；发现最小缺陷时λ约0.10 mm。

表3　灵敏度等级拓展表

3试验验证

3.1SEP1927-2010灵敏度等级6级验证

3.1.1φ0.4 mm平底孔试块验证

选择20 MHz高频探头检测0.4 mm平底孔试块时，其信噪比为19.6,12.0 dB,即φ0.2 mm缺陷信噪比为7.6 dB，大于6 dB；满足要求。

3.1.2φ0.3 mm平底孔试块验证

选择20 MHz高频探头检测φ0.3 mm平底孔试块时，其信噪比为15.6，7.0 dB，即φ0.2 mm缺陷信噪比为8.6 dB，大于6 dB；信噪比满足要求。

3.1.3SEP1927-2010灵敏度等级6级验证

通过以上试验和计算，发现用20 MHz高频探头检测φ0.2 mm缺陷时，其信噪比均能满足检测要求，故SEP1927-2010 6级可拓展使用。

3.2SEP1927-2010灵敏度等级7级验证

SEP1927-2010灵敏度等级7级相当于探测φ0.1 mm缺陷，需更换30 MHz高频探头，在保证材料表面粗糙度足够好(至少小于0.5 μm)，并经过专项热处理，信噪比即可满足要求，则SEP1927-2010灵敏度等级7级也可拓展使用。

4实际应用

在实际检测中，按SEP1927-2010标准执行时会发现某些缺陷波波高不足80%,只能认定它小于对应级别当量尺寸。这时为了定量方便，也可以通过计算法按波高直接读取缺陷当量尺寸，表4为80%，40%波高情况下各灵敏度级别的平底孔当量尺寸。

表4　80%，40%波高情况下各灵敏度级别的平底孔当量尺寸

以SEP1927-2010灵敏度等级1级为例，校准后波高80%相当于φ0.71 mm，则缺陷波高为40%时，缺陷当量相当于φ0.50 mm。

同理40%波高情况下灵敏度等级2～7级的平底孔当量尺寸分别为0.35，0.30，0.25，0.21，0.14，0.07 mm。

5结语

(1) 通过当量计算和试验，对SEP1927-2010的灵敏度等级进行重新解析，计算出各个灵敏度等级对应的平底孔当量尺寸。即SEP1927-2010标准的灵敏度等级1～5级的平底孔当量尺寸分别为0.71,0.5,0.42,0.35,0.30 mm，可推广使用。

(2) 为检测更小级别夹杂物，对SEP1927-2010的灵敏度等级进行拓宽，从原有的5个等级拓宽成7个等级，拓宽的等级不仅使得水浸超声设备的检测精度提高，而且进一步缩小了水浸超声检测和高倍显微镜检测两种方法在夹杂物尺寸定量方面的差距。

(3) 拓宽了40%波高情况下各灵敏度级别的当量尺寸，为检测过程中波高低于80%的缺陷尺寸的定量提供了有效依据。

参考文献：

[1]E588-03Standard practice for detection of large inclusions in bearing quality steel by the ultrasonic method [S].

[2]SEP1927-2010Ultrasonic immersion testing method for determining the macroscopic cleanliness rate of rolled or forged steel bars [S].

Analysis and Expansion on the Sensitivity Classes of SEP1927-2010 Standards

LI Xue, PIAO Qi-xia, LIU Yang

(Beiman Special Steel Co.,Ltd.,Dongbei Special Steel Group, Qiqihaer 161041, China)

Abstract：The paper analyzes and expands sensitivity classes of SEP1927-2010 with calculation and experiment, and establishes the sensitivity classes and testing method for detecting smaller level inclusions, and develops smaller inclusions detection sensitivity level and detection methods. Not only improve the precision of water immersion ultrasonic testing equipment, but also reduced the differences of the water immersion ultrasonic testing and microscope detection method in determining the gap size of inclusions.

Key words:Standard; Sensitivity class; Flat-bottom hole

收稿日期：2015-08-11

作者简介：栗雪(1983-)，女，本科，主要从事无损检测和质量管理工作。通信作者:栗雪, E-mail: 176915015@163.com。

DOI:10.11973/wsjc201605015

中图分类号：TG115.28

文献标志码：A

文章编号：1000-6656(2016)05-0063-03