钢板超声检测技术：原理、缺陷类型与方法选择

钢板，作为国民经济与国防建设中不可或缺的基础金属材料，其质量的可靠性直接关系到重大工程与装备的安全。在众多质量控制手段中，超声波检测因其能够对钢板内部缺陷进行精确的定性、定量及定位分析，已成为应用最广泛、最核心的无损检测方法。

钢板的制造与分类

钢板的源头是板坯，这些板坯可以由钢锭轧制或通过连铸工艺形成。根据其生产工艺和结构，钢板主要分为两大类：普通钢板和复合钢板。

• 普通钢板：由单一材质的钢坯轧制而成。根据轧制工艺，又可分为纵向轧制和横向轧制。纵向轧制指钢板的压延方向与原料（钢锭或板坯）的纵轴方向一致；反之，若压延方向与原料纵轴垂直，则为横向轧制。这两种不同的轧制路径会对材料的各向异性产生影响。

• 复合钢板：这是一种功能性更强的材料，它由基板和复板通过特定工艺结合而成。通常，在低合金钢或碳素钢等具有良好强度的基板上，覆盖一层不锈钢、钛合金等特种材料作为复板。其设计思路十分明确：由基板保证整体的结构强度，而复板则赋予材料耐磨、耐腐蚀等特殊性能。复合钢板的制造方法多样，主要包括轧制复合法、爆炸复合法以及堆焊复合法等。

按厚度划分

尽管全球各国对钢板厚度的分类标准不尽统一，界限也非绝对，但在国内工程实践中，通常按下述约定进行划分（厚度D，单位：mm）：

• 特厚板：D ≥ 60 mm
• 厚板：60 > D ≥ 20 mm
• 中板：20 > D ≥ 4 mm
• 薄板：4 > D ≥ 0.2 mm
• 箔材：D < 0.2 mm

钢板中常见缺陷及其特征

钢板在生产过程中可能产生多种缺陷，这些缺陷可分为表面缺陷和内部缺陷两大类。

1. 表面缺陷

表面缺陷虽然直观，但同样不容忽视。

• 划痕：通常是由于轧机导轨、辊道等部件与钢板表面发生摩擦而留下的线状伤痕。
• 表面裂纹：类型较为复杂，形态不规则，主要表现为横向或纵向的开裂。

2. 内部缺陷

内部缺陷是隐藏的“杀手”，也是钢板超声探伤需要重点关注的对象。

• 分层：指钢板内部出现的一层或多层明显的分离。其根源在于冶炼和铸造阶段，钢锭中的缩孔、非金属夹杂物等原始缺陷在后续的轧制过程中未能被有效压合，从而形成了平行于钢板表面的层状间隙。分层极大地削弱了钢板承受垂直于板面方向拉应力的能力。

• 白点：这是一种对材料性能破坏性极强的内部微裂纹。它的形成机理较为复杂，主要是钢中溶解的氢气在冷却过程中，向材料的疏松微孔区域脱溶、聚集，产生巨大的内压，再与钢在相变过程中产生的组织应力共同作用的结果。白点在马氏体和珠光体组织的厚钢板中尤为常见。它直接破坏了金属基体的连续性，导致钢板的强度、塑性（伸长率）和冲击韧度急剧下降。

• 折叠：一种兼具表面缺陷与内部缺陷特征的复合型缺陷。它在钢板局部表面形成，并向内部延伸，本质上是金属在轧制过程中产生的褶皱，其内部往往伴随着夹杂和氧化。

这些内部缺陷的准确识别与评估，对于确保钢板的服役安全至关重要。由于其隐蔽性和复杂性，对检测技术和操作经验提出了极高的要求。这正是专业检测实验室的核心价值所在。

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各种厚度钢板所适用的超声波检测方法

针对不同厚度的钢板，需要选择相适应的超声波检测方法，以达到最佳的检测灵敏度和可靠性。检测方法的选择是一个系统性的工作，需要综合考虑材料厚度、缺陷类型、检测标准以及设备能力。

钢板超声波检测的一般选取方法可参考下图。

图1 钢板超声波检测的一般选取方法