曹智的无损检测博客某制造厂在生产某设备过程中，将厚度为35mm的钢板加工成15mm，加工完成后，宏观检查发现钢板的加工面上存在多处夹渣，待钢板加工成型且设备组装完成后，在该设备上对钢板进行超声检测，检测发现几处超标缺陷。制造厂委托钢板供货商对缺陷进行确认，供货商组织超声检测领域的专家入场复查，专家复查后表示未发现超标缺陷，双方未达成一致意见。为了明确钢板中是否存在超标缺陷，制造厂寻求第三方的检测确认。
该设备由两块钢板过盈配合（非复合成型）形成内外套筒结构，如图1、2所示。在钢板1上开矩形槽，矩形槽深度20mm，矩形槽内放置两根金属水管，待两块钢板拼装完成后，在水管外注熔融液态锡填充。液态锡结晶并冷却后，制造厂内无损检测技术人员对该设备进行超声检测，钢板的合格级别为NB/T47013.3-2015标准TI级（1号修改单）。图2 局部放大及扫查示意图
采用双晶聚焦直探头在钢板2上进行扫查，探头参数为5MHz、Φ20、F20。以钢板2的底面调整扫查灵敏度。扫查过程中发现部分区域存在底面反射波衰减的情况，衰减量约10dB，厂内自检人员按照NB/T47013.3-2015标准中第5.3.7.1条规定，将其判定为面积型超标缺陷，并在钢板2上标注了3处疑似超标缺陷的区域。查设计图纸，发现标注的3处超标缺陷区域均为矩形槽的位置。
供货商的专家对该3处区域进行复查，均发现底波衰减。专家与制造厂方交换设备检测，检测结果一致，但未将其判定为缺陷，双方持不同意见。
受制造厂方委托 ，本人带好已经调校好的超声波检测设备、测厚仪等设备，驱车来到该厂，对设备存在疑似缺陷的位置进行复核。检测前，经制造厂方的技术人员介绍，大致了解了该设备的制造工艺和厂方自检的情况，初步制定了5个检测步骤。
一、检测步骤
步骤1：按照NB/T47013.3-2015标准要求调校仪器，采用双晶纵波探头对3处钢板存在疑似面积型缺陷区域和无疑似缺陷区域进行扫查。将探头置于无疑似缺陷区域时（如图3），第一次底面回波高度为满屏97%，此回波的显示深度为14.95mm；将探头置于疑似缺陷区域时（如图4），第一次底面回波高度为满屏的32%，此回波的显示深度为15.01mm，两处底面回波相差约9.6dB，但未发现明显的缺陷反射回波。
步骤2：采用超声波测厚仪测量无疑似缺陷区域的厚度（如图5）和存在疑似缺陷区域（如图6）的厚度，厚度值分别为14.83mm、24.18mm。
步骤3：用测厚仪测量其他未在现场标注疑似缺陷区域的厚度，当测厚仪显示的深度约为24mm时，采用双晶直探头扫查此区域，均发现存在类似上述底面回波衰减的情况。
步骤4：采用规格为5P6×6K2的斜探头扫查疑似缺陷区域，未发现明显的回波信号。
步骤5：查设计图纸，发现现场标注的疑似缺陷区域均为外钢板矩形槽内部注锡部位。
二、检测结论
对3处疑似缺陷面积的位置进行复核，未发现超标缺陷，满足NB/T47013.3-2015标准质量分级TI级。底面反射波衰减并非由钢板中的缺陷引起，而是由槽中的锡与钢板2形成两种声阻抗的界面，超声波在该界面即发生反射，也发生透射，与全反射相比，该反射声波的波高明显的降低。经制造厂方的无损检测技术人员现场确认，认同我的检测结果和分析过程。
三、原因分析
内、外钢板过盈配合，外钢板矩形槽内采用灌锡填充，由于锡的热膨胀系数与钢的热膨胀系数相差较大，待锡冷却结晶凝固后，在矩形槽中的填充度存在一定差异。结合不良处，锡与内钢板存在一定的间隙，当采用双晶探头扫查此区域时，超声波经内钢板底面全反射，底面回波较高；结合良好处，当采用双晶直探头扫查此区域时，超声波在两种阻抗的材质界面处发生反射和透射，由于透射的超声波需要消耗一定的能量，即此反射超声波能量小于全反射的超声波能量，因此，结合良好区域的底面反射回波低于结合不良区域的底面回波。
根据上述步骤1和步骤2 的检测结果可得出，当测厚仪测量的厚度值为24.18mm，表明此区域的锡与内钢板结合良好，此时超声波发生反射和透射，反射回波高度（底面回波高度）为32%；当测厚仪测量的厚度值为14.83mm，表明此区域的锡与内钢板结合不良，此时超声波发生全反射，反射回波（底面回波）高度为97%。
根据现场标注的疑似缺陷区域均为外钢板矩形槽内部灌锡部位，符合上述的结论，且经过步骤3测厚仪测量的厚度值约为24mm的部位均为外钢板矩形槽内部灌锡部位，底面回波均发生衰减。
若以底面回波发生衰减作为判定钢板内部存在缺陷的依据，则此类缺陷应与钢板呈一定夹角。假设钢板中存在与钢板呈一定夹角的缺陷，当采用步骤4斜探头扫查此区域，可以发现该缺陷的回波信号。而实际采用斜探头扫查时，未发现明显的回波信号，且双晶直探头扫查，也未发现明显的缺陷回波信号，故钢板内部不存在与基座钢板呈一定角度的面积型缺陷。
综上所述，钢板内部不存在面积型缺陷，由于锡与内钢板结合良好，形成两种声阻抗的界面，超声波在该界面处发生反射和透射，透射的超声消耗一定能量，造成反射回波信号降低，导致底面回波发生衰减。
四、总结
检测前，应充分了解被检设备的工艺状况，研究图纸、咨询委托方等，根据存在的特殊制造工艺，推测可能产生哪些结果，并大胆的提出多种假设，再采取有效的检测方法、方式，将假设加以验证或推翻，在没有找到充分的证据前，切莫轻易下结论。
五、拓展——仔细研究超声检测仪器屏幕中的回波和测厚的结果图4和图6，会发现一个疑点。
超声波测厚仪与超声波检测的工作原理相似，都是采用一发一收脉冲反射法的原理，那为什么当测厚仪的数据是24.18mm，而超声波检测仪器屏幕中没有该回波？ 与电科院专家周梦保高工探讨，他认为可能是聚焦探头盲区所致。使用的双晶聚焦直探头的型号为5P20F20，该探头的焦距为20mm，即超过此聚焦深度的回波会远远低于聚焦深度以内的回波，导致锡的底面反射回波较低。欢迎提出不同的见解。
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