不锈钢锻件法兰大多数缺陷都会影响底波,其影响程度因缺陷的性质、大小、位置和方向而异。密集分布的白点和夹杂物影响底波,但程度不同。白点反射率高,夹杂物透射率高。因此,白点对底波的衰减大于包裹体的衰减。在相同的灵敏度下,白斑的多次底波衰减较快,出现较少。包裹体的多次底波衰减缓慢,出现次数较多。由于白点是裂纹缺陷,因此会降低检测灵敏度。缺陷波衰减缓慢,底波衰减较快。
不锈钢锻件法兰裂纹内夹杂物中含有空气,空气声阻抗约为10²,金属材料声阻抗约为10Ω。可以看出,空气和金属材料的声学特性非常不同。裂纹与基体材料之间的边界为“软”边界。通过分析超声波在介质中的传播特性和大型锻件内部缺陷的声学特性,可以看出各种缺陷的边界特征可分为两类。
(1)由于夹杂物(熔渣)和其他成分主要是硅、铝和铁的氧化物,因此可以说钢中的非金属夹杂物是钢中气体的一种形式。这种材料的声特性阻抗小于金属基体的声特性阻抗,因此这种缺陷与基体材料之间的边界可视为“软”边界,即裂纹、白斑、缩孔、气泡和非金属夹杂物的边界属于“软”边界。当超声波垂直于界面时,反射回波的相位变化为180°。
(2)高密度金属夹杂物的边界属于“硬”边界。当超声波垂直入射到该界面上时,其反射波纹的相位与人体入射波的相位相同。高密度金属夹杂物包括钨、钼等,钨的声阻抗约为(83.2~104.2)×10⁵, 钼的声阻抗为63.8×10⁵, 而一般锻件材料的声阻抗为(39.4~45.6)×因此,这种高密度金属材料的声阻抗大于锻件母材的声阻抗,这种缺陷与母材之间的边界可视为“硬”边界。对于裂纹、白点、缩孔、气泡和非金属夹杂物,虽然它们的声阻抗不同,但可以计算它们的反射率和透射率。这两个参数反映了超声回波信号的振幅衰减水平。非金属夹杂物与基体的声阻抗差异最小,且透射率高,回波衰减严重,表明底波振幅小甚至无底波;白点的反射波很强,但由于白点是成群出现的,所以波形显示检测时缺陷信号清晰、密集;裂纹缺陷反射波强且单一,非常清晰;由于收缩缺陷周围夹杂较多,表面粗糙,反射波衰减较大。