黃建明實戰(zhàn)案例專欄 | 【案例02】超聲波檢測誤判事件分析

來源:微信公眾號:航空無損檢測
發(fā)布日期:2022-08-25 15:42

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實戰(zhàn)案例專欄 /   案例02

1983年某日,我的上司派我前去香港將軍澳一家大型鋁合金制造廠,要我?guī)退麄兊讲鸫瑥S去找一條質量較好的船尾軸,因為之前我們公司的同事檢測出他們正在使用中的一個大型輥軋機軸有裂紋,現在急需更換一條新的輥軋軸;


找條舊的船尾軸機加工成輥軋軸替換這條懷疑有裂紋的軸,這是最快和最經濟的方法。



我與這些專門買賣舊船尾軸的公司比較熟悉,他們幫我分別把尺寸適合的船尾軸用吊機吊出來平放在地上讓我檢測。


我用超聲波方法檢測后,選擇了一條質量較好的船尾軸,然后叫他們送到香港最大的聯合船廠進行機械加工。(注:我當時在這家船廠工作


大約一個月后,鋁廠的總工程師打電話給我們公司的老板:“昨天晚上我們將懷疑有裂紋的輥軋軸拆卸下來,并換上了新加工的新軸;但是,拆下來的舊軸你們不是驗出有裂紋嗎?我們卻看不到有裂紋,請你們馬上派人來看看。


上司把上次另一同事做的超聲波檢測報告給我,并叫我前去看看。


我看到報告上用圖表示裂紋在1800mm 處,而且是一整圈裂紋 (見圖1)。


輥軋軸誤判有裂紋?

圖1 誤判裂紋的位置


我知道現在是在拆開的情況下,最好是可以用磁粉探傷方法,所以我攜帶USM2模擬式超聲波儀器和交流電磁軛Y6前去檢測;


到達現場后總工程師指著放在地上的輥軋軸說:“你們看看有沒有裂紋吧!”


我先用磁粉探傷儀檢測懷疑有裂紋的位置,卻無法看到任何裂紋顯示;


再用超聲波直探頭從左端頭測量,發(fā)現反射回波在 2000mm處,而這個位置我再用卷尺一量,卻正是輥軋軸本身的一個環(huán)槽;


及后再用45°橫波斜探頭針對1800mm處從軸向的兩個方向掃查,也未見任何顯示。


磁粉和超聲波都沒有發(fā)現裂紋,也就是說根本沒有裂紋!


總工程師很不高興并大聲地說:“你們都是 NDT 專業(yè)人員,為什么卻做出這樣的結果?害得我們夠慘了,花了十多萬忙了一個月,每天都在提心吊膽地怕它突然斷裂,你看看怎么辦吧…



在面對客戶憤怒的聲音和強烈的投訴時應該怎么辦才好?


我冷靜地思考著,再看看報告,發(fā)現我的這位同事使用的儀器是當時最新式的USK6型西德王牌產品,所用的探頭基本上與我用的一樣,那么是儀器出了問題嗎?


新儀器照道理應該是比我現在用的這臺舊儀器好才對?。】磥碜詈檬前阉膬x器拿來作對比。


此時,我趕緊開車回公司把他的那臺儀器拿回現場測試。


我用IIW V1標準試塊調校量程2000mm,再將探頭放在軸的左端頭,立即出現反射回波在1800mm處,但是用我的儀器測量卻是2000mm處;


然后用手指蘸上機油觸模環(huán)槽臺階,可以清楚地看到回波跳動,重新用他的儀器反射回波依然出現在1800mm處,用手指蘸上機油觸模環(huán)槽臺階,同樣可以清楚地看到回波跳動,很明顯這反射回波是來自2000mm處的環(huán)槽臺階。


我再簡單地測試儀器的水平線性,發(fā)現這臺儀器的水平線性出現了10%的誤差!


因此,將2000mm處環(huán)槽的臺階信號,錯誤判為1800mm處有裂紋的嚴重誤判!我只好向客戶解釋是儀器出了問題,可是客戶不接受這樣的解釋,依然要我們公司賠償他們的經濟損失。


我們做探傷的就像醫(yī)生一樣,如果醫(yī)生幫你做完 X光檢測后告訴您,說您的胃長了一個惡性腫瘤,一定要開刀切除否則會有生命危險,您當然聽醫(yī)生話開刀,但是當打開您的肚皮后醫(yī)生突然告訴您,不好意思,沒有問題! 我們免費給您補回肚皮…! 這個時候您會怎么辦,您肯定會控告醫(yī)生失職吧!


所以我經常說:有裂紋您沒有找出來,您失職;如果沒有裂紋您卻說有裂紋,您要槍斃!


二天 我詢問同事當時他去檢測時的過程,他說:“這家廠有兩臺輥軋機,我在做超聲波檢測時,我是用IIW V1試塊調校2000mm量程,在IIW V1試塊的100mm位置出現20個回波,而在200mm位置出現10個回波;然后在軸的端頭進行檢測,發(fā)現這臺機器在1800mm處有反射回波。總工告訴我,兩臺機器的設計是一樣的,我反復比較過兩臺機器也只有這臺機器有反射回波,我也知道在2000mm位置應該有一個環(huán)槽,但是我當時以為被1800mm處的裂紋遮擋住看不見它的反射回波,另外一臺機器則奇怪地沒有任何反射回波,所以我當時就懷疑兩臺機器的結構是不一樣的,但他們卻無法提供詳細圖紙,在這種情況下只好建議他們拆卸出來看看;當時總工程師和車間主任等好多人都在現場看到這種情況,他們都是同意拆卸的??!"


我又問他這部新儀器之前的使用狀況,他告訴我:“前些時在船上做測厚時突然下大雨,儀器被雨水淋濕后,儀器死機而無法開啟顯示,我就把它放進烘箱,烘干后再裝入電池,它又能正常顯示了。”


我問他:“事后你有沒有測試儀器的水平線性和垂直線性?”


他回答:“沒有。”


我說:“昨天測試時,我發(fā)現這臺儀器的水平線性有10%的誤差,所以你把2000mm處的環(huán)槽臺階信號誤判為裂紋了。”


“唉呀!”,他感到很震驚地大叫一聲。


我告訴他水平線性和垂直線性應該是每次開始調校儀器時就要做的校驗工作,而且是必須做的事,就像槍的準心,如果準心偏了那就肯定打不準。


電子儀器受環(huán)境溫度、濕度和長期使用后一定會出現誤差,而且你不知道什么時才出現問題,新舊儀器都一樣,所以必須是每次檢測之前就要驗證,否則就會出現誤判。


面對這件事他和公司的老板都不知如何是好?幸虧該廠突發(fā)一起嚴重的200噸壓鑄機斷裂倒塌事故(請點擊我的“實戰(zhàn)案例-01”),我很快地幫他們解決了問題,得到他們的信任,然后我請求他們原涼我的同事,這才放過公司一馬,不再追究任何責任,但是他們都不愿意再見到這位老兄出現在他們工廠做檢測工作了。


如果這樣事件發(fā)生在各位讀者身上時,會有什么感想?是想找借口逃避呢? 還是用用我的5次底波法?


我想告訴各位讀者,不要以為儀器每年都有校驗證書就放心了,因為電子儀器很容易出問題的,而且你不知道它什么時侯才出問題,這是前線工作人員經常會發(fā)生的事情,所以我要求是每天或者每次開機時就做一次水平線性和垂直線性的簡單校驗,不會超過5分鐘,請大家保持這種良好的工作習慣和正確的方法就可以避免這類誤判事件發(fā)生。


水平線性和垂直線性簡單的測方量法


1.“5次底波法”的水平線性測量


1.1模擬機


無論是什么板厚度,用5次底波法的情況下,第1次底波前沿對正刻度2(20),第5次底波對正刻度 10(100),則 2、3、4次底波前沿應該分別對正刻度4(40)、6(60)、8(80),若有誤差,讀取其中一個刻度的最大誤差值再除以8(80)即可?;蛘哂糜嬎愎剑?

T=max.div./0.80Fx100%;

T=水平線性;

max.div.=最大誤差值;

F=全刻度10(全量程100)


1.1數字機 


因為已經內設有軟件進行計算,因此不必從刻度板上讀取誤差值,使閘門放在第5次底波上,通過聲速調整使距離顯示與被測厚度的5倍相對應,然后逐次將閘門移到各對應底波上讀取厚度值,取最大誤差除以對應的工件厚度得到百分比即可。很多標準要求超聲波儀器的水平線性誤差小于2%。


(圖 2 有誤差的水平線性顯示)

(圖 3 是正常的水平線性顯示)


2.垂直線性的測試更簡單,用同樣的單晶直探頭,在測量水平線性的同時,將 2、3、4其中任何一回波高度先調至100%FSH(滿屏高),如果降6dB時回波高度應該在50%FSH,再降6dB時回波高度應為25%FSH;


如果100%FSH降20dB時回波高度應為10%。若能滿足以上要求哪么垂直線性就合格了。(用 80%FSH回波高度也行) 注意: 抑制(Reject)檔必須設置在零位)


垂直線性也是很重要的,它嚴重影響到我們的探傷靈敏度和定量,合格和判廢都是靠它的啊!


現在市面上百花齊放的數字型超聲波探傷儀,素質參差不一很容易有這方面的誤差,各位在使用時更要小心校正儀器的準確性。


后記:


有些朋友問我為什么你一定要用5次底波法? 難道4、6或更多次不行嗎?


當然也可以啦! 我為什么要用5次底波法,其實道理很簡單:


a. 超聲波儀器規(guī)范的水平線性測量要求也是5次底波法來校驗的,少于5誤差會大些,太多也不好用;


b. 每個正常人的手都有5根手指,把5根手指伸出來很形象地表示5個反射回波,這樣就讓人容易記住而已,即5次回波法=5根手指法。




關于作者



黃建明 ,長期從事在役無損檢測技術工作近40年。任職于香港安捷材料試驗有限公司,北京理工大學珠海學院“應用物理(無損檢測方向)”本科專業(yè)兼職教授。美國焊接學會會員,美國無損檢測學會會員,中國機械工程學會會員暨無損檢測分會理事。英國焊接和無損檢測人員考試發(fā)證章程(CSWIP)焊接檢驗督察,英國無損檢測人員考試發(fā)證章程(PCN)II級焊縫射線照相評片員,美國焊接學會(AWS)高級焊接檢驗督察,AWS焊接導師,美國無損檢測學會(ASNT)NDT檢驗師-UT、RT、MT、ET III級(高級)技術資格,中國機械工程學會無損檢測分會RT、UT 3級(高級)技術資格。


聯系方式:

郵箱:kmwong@aes.hk

公司:香港安捷材料試驗有限公司 


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