钢板里最容易吵起来的一类内部缺陷,就是分层。它不像表面划伤、麻点那样一眼能看见,往往在火焰切割、卷制或者冲剪的时候才突然裂开一层。分层的来历并不复杂:板坯里的缩孔、夹渣、非金属夹杂物和气孔,在轧制道次里被压扁、铺开,成了平行于板面的一片不连接界面。所以它有两个特征,平行于板面,面积通常还不小,位置没什么规律。
超声波正是靠这一点把分层找出来。纵波直探头从板面垂直打下去,声波遇到与板面平行的界面就整片反射回来,示波屏上在底波前面冒出一个又稳又高的波。判断这里有问题,依据写在 GB/T 2970-2016 第 7.1 条,出现三种情况中的任意一种就要记录:缺陷第一次反射波高不小于满刻度的 50%;底波没到满刻度时,缺陷波与底波之比不小于 50%;底面第一次反射波本身低于满刻度的 50%。第三条说的是底波掉了一半,声能被缺陷挡掉或者散射掉了。
很多人对探伤有个误会,以为探头会把整张板一寸一寸扫遍。GB/T 2970-2016 第 6.4.1 条的实际要求是,沿垂直于压延方向、间距不大于 100mm 的平行线扫查,另外在钢板周边 50mm(板厚大于 100mm 时取板厚的一半)和坡口预定线两侧各 25mm 内沿周边加扫。也就是说板面大部分区域的扫查线之间有接近 10cm 的空档。如果分层的平面尺寸比这个间距小,又正好落在两条扫查线中间,就有漏检的可能。这是报告写合格、用户切开有分层最常见的一层原因,跟探伤员手艺关系不大,是方法自带的覆盖边界。
第二层原因在级别上。GB/T 2970-2016 表 4 把钢板分成 Ⅰ 到 Ⅳ 级,逐项卡三个量:不允许存在的单个缺陷指示长度、不允许存在的单个缺陷指示面积、任一 1m×1m 检测面积内缺陷面积占比,另外还给一条以下面积的单个缺陷不记。四个级别的阈值分别是,Ⅰ 级长度 80mm、面积 25cm²、占比 3%、不计面积 9cm²;Ⅱ 级 100mm、50cm²、5%、15cm²;Ⅲ 级 120mm、100cm²、10%、25cm²;Ⅳ 级 150mm、100cm²、10%、25cm²。同一处分层,按 Ⅲ 级可能合格,按 Ⅰ 级就不合格。报告上只写一句探伤合格,不写依哪个级别判的,这张纸实际上没法用来分责任。
第三层是板面状态和耦合。检测面的粗糙度要磨到 Ra 不大于 6.3μm,耦合剂用机油、甘油或水,靠接触法把声能送进板子。板面有厚氧化皮、锈层、油污,或者本身不平整,声能进不去,底波会虚降,反过来也可能把缺陷信号压掉。用压电探头时,还要把对比试样与被检钢板之间的表面耦合声能损失折算进灵敏度里。同一张板,在钢厂轧后马上探,和送到仓库放了半年再探,结果不一定一致。
第四层是把分层跟别的内部缺陷分开。分层是连续平直的波,底波明显下降甚至消失。白点的信号密集尖锐、活跃、重复性差,探头一动波峰此起彼伏,多见于 40mm 以上的厚板阶段。夹杂物多为点状,波幅低、位置分散。折叠不一定有缺陷波,但底波下降、次数减少、始波加宽。这几种缺陷对使用的影响不一样,判错性质比判错尺寸更麻烦,分层是面不连接,白点是裂纹群,处置方式完全不同。
分层被当成硬伤,是因为它在厚度方向上根本不连接。板料卷制、翻边、冲剪的时候,分层处就是天然的剥离面;焊缝压在分层上,等于焊在了两层中间。标准里专门留了一条加严条款:在钢板周边 50mm(板厚大于 100mm 时取板厚的一半)可检测区域内,以及坡口预定线两侧各 25mm 内,单个缺陷的指示长度不得大于或等于 50mm。这一条比板面中间的通用分级严得多,对应的正是边部和坡口附近最要命这条工程常识。
承压设备的钢板走的是另一条线。GB/T 713.3-2023《承压设备用钢板和钢带 第3部分:规定低温性能的低合金钢》第 7.6 条规定,厚度 6mm 及以上的 Q420DR、Q460DR 牌号钢板,厚度大于 20mm 的正火或正火加回火交货钢板,以及厚度大于 16mm 的淬火加回火交货钢板,供方要逐张做超声检测;其他厚度经协商也可以逐张做。检测按 NB/T 47013.3 执行,合格级别不低于 Ⅰ 级,有特殊要求要在合同里注明。这里的区别值得注意,结构用厚钢板通常按 GB/T 2970 抽检或者按订单约定,承压用钢板是标准写死的逐张,而且卡在最高一级。
NB/T 47013.3-2023 是 2023 年 12 月 28 日发布、2024 年 6 月 28 日实施的现行版,替代 2015 版。它把原材料、零部件和焊接接头都收进来,板材的检测范围由原来的 6~250mm 扩成不小于 6mm,直探头按 100% 扫查、相邻扫查带要重叠,不制定专项工艺时材质衰减系数按不大于 4dB/m 控制,检测面同样要求 Ra 不大于 6.3μm。板材的质量分级在标准第 5 章,斜探头补充检测放在附录 D。用途不一样,分级口径也不一样,跟 GB/T 2970 的四级制不能直接换算。
要留意 GB/T 2970 马上要换版。GB/T 2970-2026《厚钢板超声检测方法》已在 2026 年 7 月 2 日发布,2027 年 2 月 1 日实施,一份文件把 GB/T 2970-2016、GB/T 28297-2012《厚钢板超声自动检测方法》和 GB/T 31932-2015《厚钢板电磁超声自动检测方法》三本合并替代;适用范围由厚度不小于 6mm 改为不小于 5mm,并明确覆盖压电和电磁超声的手动、自动检测。在 2027 年 2 月 1 日之前签的合同仍按 2016 版执行,把这个时间点写进技术协议比较稳妥。
落到订单上,钢板探伤至少要把五件事写清楚:检测标准用 GB/T 2970 还是 NB/T 47013.3、质量级别取 Ⅰ 到 Ⅳ 中的哪一级、检测范围是逐张还是抽检以及周边是否加严、检测面是单面还是双面、超标缺陷怎么处置,是修磨后复检、降级使用还是退货。只写一句按国标探伤等于什么都没定,出了争议双方各拿一个级别说事。承压、低温、有毒介质这类用途,直接把逐张、不低于 Ⅰ 级写进合同,比事后扯皮省事。
如果已经怀疑某张板有分层,复验的思路是定点加密。先按记录的位置把扫查线间距缩到 50mm 甚至更密,再用半波高度法或者 6dB 法把缺陷的边界和指示长度测出来,然后按 7.4 的规则算单个缺陷指示面积。这里有个容易忽略的算法:相邻间距小于 100mm,或者小于相邻缺陷的指示长度(两者取较大值)的多个缺陷,要把各块面积加起来当作单个缺陷指示面积。分开算都合格,合并算就超标,这种案子在验收环节不少见。边上和坡口线附近要扫到位,那是最容易漏也最要紧的位置。
钢板分层这件事,真正决定结果的往往是三个变量:探了多大范围、按哪一级判、有没有写进合同。一张板不会因为探伤员多看两眼就少一层分层。同样一张板,一份写着合格却没写级别的报告,和一份写明按 GB/T 2970 Ⅰ 级、逐张检测、缺陷指示面积具体多少平方厘米的报告,能起到的作用完全不一样。
常见问题(FAQ)
问:探伤报告写合格,就能保证钢板没有分层吗?
答:不能。报告上的合格要连着级别和检测范围一起看。GB/T 2970-2016 允许扫查线间距达到 100mm,小于这个间距、又正好落在两条扫查线中间的分层可能没被扫到;级别又是按长度、面积和密集度三条限值逐项卡的,按 Ⅲ 级合格的分层,按 Ⅰ 级就可能超标。
问:分层、白点、夹杂物在示波屏上怎么分?
答:分层是连续平直的波,底波明显下降或消失。白点的信号密集尖锐、活跃、重复性差,探头移动时波峰此起彼伏,多见于 40mm 以上厚板。夹杂物多为点状,波幅低、位置分散。折叠不一定出现缺陷波,但底波下降、次数减少、始波加宽。
问:钢板多厚才适用 GB/T 2970?
答:GB/T 2970-2016 适用于厚度不小于 6mm 的承压元件、桥梁、建筑、造船、钢结构、管线、模具等用途钢板,奥氏体不锈钢板可以参照。2027 年 2 月 1 日起实施的 GB/T 2970-2026 把下限改成不小于 5mm,并把自动检测和电磁超声检测一并纳入。
问:同一张钢板,两家检测机构结论为什么不一样?
答:常见四处差别。判级不一样,是 Ⅰ 级还是 Ⅲ 级;扫查线间距不一样,是 100mm 还是加密到 50mm;板面处理不一样,Ra 有没有磨到 6.3μm、耦合稳不稳定;探头不一样,用的是单晶直探头、双晶直探头还是加做了斜探头。把这四项对齐,结论才有可比性。
问:查出分层的钢板还能用吗?
答:要看分层的大小、位置和用途。分层在厚度方向不连接,卷制、翻边、冲剪时会沿界面剥离,焊缝压在分层上容易成为裂纹源。标准对钢板周边 50mm 内和坡口预定线两侧各 25mm 内的缺陷另有加严要求,单个缺陷的指示长度不得大于或等于 50mm。承压、低温、有毒介质用途一般直接退货,或者切除缺陷区域后复检。
问:订货时探伤条款要写哪几项?
答:五项。检测标准写清是 GB/T 2970 还是 NB/T 47013.3,质量级别写清具体级别,检测范围写清逐张还是抽检以及周边是否加严,检测面写清单面还是双面,超标缺陷的处置方式写明。承压类用途还要按 GB/T 713.3-2023 写明逐张检测、合格级别不低于 Ⅰ 级。
数据来源:来自公开网络
钢管动力 —— 关注钢管、纵剪纵切、冷轧酸洗与二手设备行业的实际问题,更多内容见公众号:钢标控