標準GB/T 7233.1—2023《鑄鋼件 超聲檢測 第1部分：一般用途鑄鋼件》修改采用國際標準ISO 4992-1:2020，替代了GB/T 7233.1—2009，在引領國家標準向國際標準靠攏方面起到了積極作用。

相比GB/T 7233.1—2009，GB/T 7233.1—2023中部分條款得到了完善，但筆者發現仍存在一些不足之處，基于此對新標準中的幾處條款提出了不同的觀點。

1、用詞欠妥的問題

新標準中較多的條款中采用“壁厚”的提法，如條款1，3.1，3.2，3.5，4.3.2.3，4.3.2.5，4.5，5.2.3，5.5.3.3.4，5.5.5.1，5.5.7.2，5.5.7.3，5.6，圖1~圖4，表1~表3，圖D.1，圖D.4，圖D.5，圖D.7，圖D.9以及圖D.11。

盡管這一提法是由標準ISO 4992-1中“wall thicknesses”直譯而來，但壁厚一詞更適宜于描述管狀、筒狀或容器等中空類鑄件，而描述其他類型鑄件的厚度并不合適。在鑄件類型不明確的前提下，將其表述為厚度更為合適。

新標準將斜探頭的“折射角”表述為“入射角”，如條款5.5.1.4，5.5.6，5.5.7.1.3，圖3，圖D.7，圖D.9以及圖D.11。

標準ISO 4992-1中除5.5.1外均表述為“angle of incidence”，可見“入射角”這一提法是由標準ISO 4992-1直譯而來。但按標準GB/T 12604.1—2020《無損檢測 術語 超聲檢測》中第4.4.2及4.4.6條款所界定，入射角是指入射聲束軸線與界面法線之間的夾角，而折射角是指折射聲束軸線與界面法線之間的夾角。標準中所表述的界面為探頭與工件的接觸界面，所表述的角度為工件中的折射角。

標準GB/T 7233. 1—2009曾將其修正為“折射角”，這一修正的表述更為準確。

新標準將ISO 4992-1中的“discontinuity”一詞修改為“defect”，表述為“缺陷”。

按照GB/T 20737—2006《無損檢測 通用術語和定義》中2.6，2.9以及2.11所界定，不連續是指材料或工件在物理結構或形狀上的中斷；缺陷是指尺寸、形狀、取向、位置或性質不滿足規定的驗收準則而拒收的一個或多個傷；傷是指不一定拒收的缺欠或不連續。即缺陷是指超標的傷，而未超標的傷或尚未確定是否超標的傷應表述為缺欠或不連續，不宜表述為缺陷。

2、聲束直徑的問題

新標準附錄C直接采用ISO 4992-1的附錄A，給出了聲束直徑的參考，用以區分缺欠能否測量尺寸。修正了GB/T 7233. 1—2009中由擴充探頭頻率1.25 MHz、2.5 MHz造成的6 dB聲束直徑和近場長度數據偏差較大的問題。

但結合超聲檢測基礎理論，探頭前端存在未擴散區，新標準圖C.1中所給出的聲束直徑均未考慮未擴散區，這不符合實際，也勢必會給未擴散區內缺欠類型的界定帶來偏差，尤其在使用大尺寸晶片探頭時將帶來更大的偏差。

另外，實際檢測采用的是脈沖波，其存在一定的頻帶寬度，所以由單一頻率所推導得出的6 dB聲束直徑會與實際情況存在一定偏差，通過具體試驗測試可得出更加準確的6 dB聲束直徑。

各種聲程和近場長度的探頭對應的聲束直徑（新標準的圖C.1）如圖1所示，其中1為1 MHz，L，φ10；2為2 MHz，L，φ10；3為1 MHz，L，φ24；4為2 MHz，T，8×9；5為4 MHz，L，φ10；6為2 MHz，L，φ24；7為4 MHz，T，8×9；8為2 MHz，T，20×22；9為4 MHz，L，φ24；10為5 MHz，L，φ24；11為4 MHz，T，20×22（L為縱波，T 為橫波）。

圖1 各種聲程和近場長度的探頭對應的聲束直徑 （GB/T 7233.1—2023圖C.1）

3、耦合傳輸修正值測定的問題

新標準中5.5.3.2要求傳輸修正值測定按照GB/T 39242《無損檢測 超聲檢測 靈敏度和范圍設定》進行，GB/T 39242為修改采用標準ISO 16811，而ISO 16811又是基于標準EN 583-2進行規定的。

其中耦合傳輸修正值的測定，GB/T 39242在其附錄E中給出了參考方法。該參考方法意在測量耦合傳輸修正，即測量耦合衰減量，測量原理如圖2所示（圖中t1，t2，t3分別為3個試塊的厚度；1，2，3，4表示一次波、二次波、三次波、四次波）。

圖2 測定耦合衰減值的步驟（GB/T 39242圖E.1）

其采用等聲程的方法避開了擴散衰減的影響，并認為四次底波即形成了四個耦合衰減量、二次底波即形成了兩個耦合衰減量、一次底波即形成了一個耦合衰減量，然后對三個試塊的檢測數據進行兩兩組合的正交分析得出耦合衰減的量值。

此耦合衰減量的測量看似合理，但分析后卻發現存在較大問題。耦合衰減是超聲波進出耦合層（由探頭保護膜表面、耦合劑層及鑄件的檢測面共同組成）時發生的往復透射造成的。四次底波、二次底波及一次底波的實際傳播路徑如圖3所示，可以看出無論一次底波還是二次底波或是四次底波，均只在耦合層形成了一次往復透射情況。

圖3 四次底波、二次底波及一次底波的實際傳播路徑

可見，多次反射并不存在多個耦合衰減量。同時多次反射過程中也存在底面的多次反射損失，忽略其影響也會給測量結果帶來偏差。另外采用加工的試塊來測量耦合衰減也難以保證檢測面狀態與原鑄件檢測面狀態相同。如被檢鑄件存在與檢測面相互平行的底面，對鑄件檢測面進行局部修磨，然后對比底波變化，便可直接得出耦合衰減值，采用這種方法既簡單又準確。

另外，如采用標準GB/T 39242中比較法測定傳輸修正值，如圖4所示（圖中VA1，VA2分別為校準試塊一次底波和二次底波達到基準波高時的增益值；VB1，VB2分別為被檢鑄鋼件一次底波和二次底波達到基準波高時的增益值；?Vt為聲程為Su時傳輸修正值），兩直線的斜率分別為被檢鑄鋼件和標準試塊的衰減系數，當聲程為零時兩直線的偏差僅由耦合差異引起，即兩直線在縱坐標上的截距之差便為試塊和工件之間的耦合衰減值。

圖4 采用比較法確定傳輸修正值（GB/T 39242圖13）

結語

結合超聲檢測基礎理論以及實際應用對標準GB/T 7233. 1—2023《鑄鋼件 超聲檢測 第1部分：一般用途鑄鋼件》提出了一些問題和建議，有助于后續標準的進一步完善。

另外，國家標準向國際標準靠攏的技術路線是正確的，但國家標準換版工作存在滯后現象，加快標準換版工作或適時發布標準修改單可讓國家標準緊跟國際標準的最新變化，保持標準的先進性。

作者：張志剛，陳盛弦（廣東名遠工程檢測有限公司）

楊振宇 [通會檢測技術服務（南京）有限公司]

第一作者簡介：張志剛，高級工程師，專業方向為無損檢測和質量管理。

來源：《無損檢測》2024年7期