钛合金棒材径向贯穿裂纹超声波探伤波分析

裂纹缺陷是钛合金棒材中最危险的缺陷之一，结构件中如果存在宏观微裂纹会大大降低构件的机械承载能力。即使尺寸不太大的微观裂纹，由于使用过程中会造成应力集中，也会成为各种脆性断裂、塑性断裂、疲劳断裂和腐蚀断裂的断裂源，从而造成构件的低应力破坏。因此裂纹类缺陷是钛合金超声波探伤要控制的核心缺陷。钛合金棒材径向贯穿裂纹缺陷由于裂纹贯穿棒材整个截面，所以属于高危缺陷。

钛合金棒径向贯穿裂纹特征

钛合金棒材径向贯穿裂纹通常出现在小规格锻造棒材的端头位置，此类裂纹会从棒材端头相对两个圆周面贯穿通裂，在轴线方向延伸深度长短不一，但在断面上会贯穿延伸至两侧表面。多数贯穿裂纹在断面上呈“S”形分布，靠近棒材中心部位时裂纹裂口较大，扩展至边缘时裂口逐渐减小。

通过超声波探伤和金相分析试验研究发现钛合金棒材径向贯穿裂纹缺陷的波形特征和缺陷形貌之间的对应关系为：

（1）探头在沿着圆周面旋转检测时在一定角度范围内会出现底波大量损失同时近中场范围内会出现强反射回波信号，底波损失最低方向对应贯穿裂纹的垂直扩展方向。

（2） 当贯穿裂纹逐渐收缩为内部裂纹并向表面扩展时，裂纹的缺陷回波高度会逐渐降低，裂纹埋藏深度逐渐向表面靠近时，裂纹反射缺陷回波也逐渐向一次底波 B1靠近。

（3）如果探头在轴向移动中发现缺陷反射回波降低且底波损失情况逐渐恢复，且缺陷波峰逐渐向一次底波靠近并最终消失，则说明该贯穿裂纹在逐渐收缩并向棒材表面扩展，缺陷回波消失位置即为裂纹扩展终止位置。