李曉東

（重慶長征重工有限責(zé)任公司，重慶 400083）

0 引言

船用大型鍛鋼件一般包括船體結(jié)構(gòu)鋼用鍛鋼件（如舵軸、舵柱等）、軸系用鍛鋼件（如艉軸、中間軸、主推進(jìn)軸等）以及主機(jī)或渦輪機(jī)等機(jī)械結(jié)構(gòu)用的大型零件。根據(jù)船級(jí)社對(duì)材料和焊接的規(guī)范要求，該類鍛件應(yīng)有無損檢測，但是規(guī)范一般要求進(jìn)行超聲波檢測，并符合公認(rèn)的檢測方法與判定標(biāo)準(zhǔn)，這給了設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域很大的空間。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)不同，其經(jīng)濟(jì)性也將有很大的差異。雖然CB/T4313《軸系鍛件技術(shù)條件》[1]給出了一定的要求，但實(shí)際情況不盡相同。因此，在沒有規(guī)定具體適用標(biāo)準(zhǔn)的前提下分析現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的超聲波檢測方法標(biāo)準(zhǔn)及其衡準(zhǔn)，對(duì)于設(shè)計(jì)人員和制造人員而言尤為必要。

1 國外標(biāo)準(zhǔn)分析

1.1 美國

ASTM A388/A388M《大型鍛鋼件超聲波檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)操作方法》由美國材料和試驗(yàn)協(xié)會(huì)鋼鐵、不銹鋼及其合金（A01）分會(huì)制定，被鍋爐和壓力容器協(xié)會(huì)采納為SA 388/388M[2]。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用直線波和斜射波接觸式、脈沖反射的測量技術(shù)以及質(zhì)量衡準(zhǔn)，直線波法包括DGS（距離、增益、當(dāng)量法），適用于一般碳素鋼和低合金鋼各類鍛件，不適用于奧氏體不銹鋼。對(duì)于奧氏體不銹鋼而言，推薦采用ASTM A745/A745M。

1.2 歐盟

EN 10228—3：1998《鋼鍛件的無損檢測第3部分：鐵素體和馬氏體鋼鍛件的超聲波檢測》[3]由歐盟ECISS/TC28制定。該標(biāo)準(zhǔn)分為磁粉、著色、鐵素體和馬氏體鋼鍛件的超聲波檢測以及奧氏體鋼的超聲波檢測等部分，不適用于渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等要求高的軸鍛件和模鍛件。

1.3 日本

JIS Z2344《金屬材料的脈沖發(fā)射法超聲波檢測》是由日本國家標(biāo)準(zhǔn)局制定的通用超聲波檢測方法標(biāo)準(zhǔn)[4]。日本鑄鍛鋼協(xié)會(huì)針對(duì)船用鍛件，專門制定了JFSS I3—1982《船用鍛件的超聲波檢測》，該標(biāo)準(zhǔn)適用于直徑或厚度大于等于200 mm的船用軸系、舵系零件。

2 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)分析

2.1 國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 4162—2008《鍛制鋼棒超聲波檢測方法》[5]非等效采用ASTM 2375—04，適用于采用接觸式或液浸式脈沖反射測量技術(shù)的、直徑為12 mm～250 mm的鍛制鋼棒，不適用于奧氏體不銹鋼。

GB/T 6402—2008《鋼鍛件超聲波檢測方法》標(biāo)準(zhǔn)的修改采用了 EN 10228—3：1998和 EN 10228—4：1998[6]。

2.2 機(jī)械行業(yè)

JB/T 4730.3—2005《承壓設(shè)備無損檢測第3部分：超聲波檢測》非等效采用SA 388/388M，目前該標(biāo)準(zhǔn)由NB/T 47013.3—2015《承壓設(shè)備無損檢測第3部分：超聲波檢測》代替，技術(shù)內(nèi)容沒有變動(dòng)[7]。

JB/T 8467《鍛鋼件超聲波探傷方法》[8]由SAC/TC506制定，適用于采用橫波或縱波接觸式脈沖反射法的探傷方法，適用于的碳素鋼及低合金鋼鍛件，不適用于不銹鋼鍛件。

2.3 船舶行業(yè)

CB/T 3907—1999《船用鍛鋼件超聲波探傷》，由SAC TC12/SC4制定[9]。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用接觸式脈沖反射法的探傷方法，適用于直徑或厚度大于等于100 mm的船用軸系、舵系零件，不適用于不銹鋼鍛件以及內(nèi)徑和外徑比值小于72%的環(huán)形和筒形鍛件的橫波探傷。

3 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

3.1 基本要求對(duì)比

各標(biāo)準(zhǔn)的基本要求對(duì)比見表1[10]。

表1 標(biāo)準(zhǔn)的基本要求對(duì)比

續(xù)表1

3.2 質(zhì)量評(píng)定等級(jí)對(duì)比分析

各標(biāo)準(zhǔn)單個(gè)缺陷評(píng)價(jià)見表2[11]。

各標(biāo)準(zhǔn)缺陷引起的底波降低量評(píng)價(jià)見表3[12]。

各標(biāo)準(zhǔn)密集缺陷的評(píng)價(jià)見表4[13]。

4 船用大型鍛件的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況

4.1 船級(jí)社規(guī)范質(zhì)量要求

通常鍛件內(nèi)在質(zhì)量要求應(yīng)包括無損檢測具體要求，但由于該鍛件同入級(jí)船級(jí)社有關(guān)，一般遵循入級(jí)船級(jí)社的鍛件材料入級(jí)規(guī)定要求，各主要船級(jí)社具體要求如表5所示[14]。

表2 單個(gè)缺陷評(píng)價(jià)

表3 缺陷引起的底波降低量

表4 密集缺陷的評(píng)價(jià)

表5 主要船級(jí)社質(zhì)量要求

續(xù)表5

圖1 軸系探傷分區(qū)

4.2 鍛件內(nèi)在質(zhì)量要求分析

通常軸系加工工藝一般采用毛坯鋼錠墩粗然后拔長工藝，或采用鍛造圓鋼錠再次拔長工藝。通常情況下，缺陷往往于存在拔長方向，所以在全長方向以及與其垂直方向（即徑向）進(jìn)行探傷是合理的，ICAS、ABS、DNV&LR均有如此要求[15]。但由于軸在內(nèi)部屬于低應(yīng)力區(qū)域，因此做適當(dāng)?shù)膮^(qū)分是必要的。通常在軸的芯部降低要求是合理，所以一般將軸 1/3D的內(nèi)部作為低應(yīng)力區(qū)比較合理[16]。此外在法蘭盤頸部、法蘭螺栓孔和安裝螺旋槳的位置，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，要求也應(yīng)更高。

根據(jù)船級(jí)社內(nèi)在質(zhì)量的要求，通過當(dāng)量缺陷直徑對(duì)比有關(guān)超聲波檢測的要求分級(jí)，得出的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表6所示[17]。

5 應(yīng)用

通常軸系鍛件應(yīng)進(jìn)行 100%超聲波探傷，并出具報(bào)告。某典型艉軸超聲波探傷報(bào)告示例如表7所示[18]。

6 結(jié)論

超聲波檢測對(duì)于判斷鍛件質(zhì)量的重要性是顯而易見的，因此，測試的方法和判斷的標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。正如所有檢測標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的那樣，檢測合同雙方對(duì)技術(shù)要求的約定應(yīng)明確。因此，建議如下：

1）技術(shù)要求應(yīng)明確采用測試標(biāo)準(zhǔn)，并明確必要的基本要求，包括探傷時(shí)機(jī)、部位、方法等。

2）建議對(duì)于評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)按ICAS REC68的要求，同中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T 34000—2016保持一致。

3）宜修訂CB/T 3907：1999，探測方法優(yōu)先采用DGS法。