摘要：标准要求超声波检测钛-钢复合界面的未结合率为0，本文通过对实际超声波检测中发现的可疑的未结合反射信号进行了较深入的研究，从而对复合板未结合区的判定有了科学依据。
关键词：复合板；爆炸焊；超声波检测；未结合率；底波衰减；
1 引言
与设备生产商的技术协议中约定：钛-钢爆炸复合板应符合NB/T47002.3-2019的要求，管板用复合板的结合等级不低于B1级，且100％贴合。经审查管板材料供应商出具复合板质量证明书中超声波探伤结果为：经逐张100%超声波检测探伤，除起爆点外，结合状态符合NB/T 47002.3-2009 B1级标准要求。报告内标记了起爆点坐标和尺寸，其尺寸为Φ40～50mm。设备生产商对复合板的复检超声检测报告结论为：起爆点附近耦合不好，无法确认结合情况。因此从设备安全角度出发，作为设备采购方需确认此区域是否存在标准所描述的未结合，又是否存在可能影响到设备安全质量的其它缺陷。
2 钛-钢爆炸焊复合板的加工原理
目前钛-钢复合板的主要生产方式是爆炸法、爆炸-轧制法和轧制复合法。本设备所用复合板为爆炸法生产，也称为爆炸焊接。爆炸焊接属于一种物理焊接技术，是利用炸药炸轰压力驱动复板与基板高速碰撞，在界面产生金属射流，从而使基板、复板金属结合在一起。
3 管板的结合状态要求及检测方法
该管板用于的IFV气化器为压力容器。当钛板复层与不锈钢（S30408）基层经爆炸复合成钛-钢复合板后，复合钢板的技术要求要符合《NB/T47002.3-2019压力容器用爆炸焊接复合板 第3部分：钛─钢复合板》标准的要求：“6.1复合板级别与代号应符合表1的规定；7.3复合板经超声检测，采用100%扫查方式，其结合状态应符合表2的规定。”该标准对于复合板的检验方法及执行标准也有要求，其中关于结合
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状态部分：“8.1复合板的结合状态采用超声检测方法确定，检测方法按《NBT 47013.3-2015 承压设备无损检测 第3部分：超声检测》标准的规定。”用钛-钢复合板制作为管板时就要符合《GB/T 151-2014 热交换器》标准的要求：“5.3.2.2复合管板可采用堆焊或爆炸焊接复合板。当采用爆炸焊接复合板时，应符合NB/T47002.1～4中B1级要求。”
因此用于本设备的管板应按标准《NB/T 47013.3-2015 承压设备无损检测 第3部分：超声检测》的规定进行检测，单个未结合指示长度、单个未结合区面积、未结合率均应为0。该标准要求：采用2～5MHz的单晶直探头或双晶直探头，探头镜片有效直径应在为Φ10～25㎜范围内。扫查前将探头置于复合板完全结合部位，调节第一次底面回波高度为显示屏满刻度的80%。以此作为基准灵敏度。扫查灵敏度一般应比基准灵敏度高6dB。其中关于未结合区的测定：第一次底面回波高度低于显示屏满刻度的5%，且明显有未结合缺陷回波存在时（回波高度≥5%），该部分则为未结合缺陷区。
3 实际检测波形
被检测复合板复材为8mm厚的TA2板、基材为123mm厚的S30408IV级锻件、直径为300㎜的爆炸焊接法1级复合板。气化器制造厂对此管板进行复检使用的仪器型号PXUT-320C，采用Φ20㎜单晶直探头，在复板侧使用纵波对管板进行扫查。正常结合处：一次底波达到屏幕满刻度的80%，无缺陷回波存在（界面波）；爆破点处：一次底波大幅衰减至约10%，无缺陷回波存在（界面波），且与标准NB/T47013.3-2015内未结合区的判定标相比，未发现缺陷回波。因此根据标准描述，起爆点处一次底波的大幅衰减不能判定为未结合。从基板侧扫查结果与复板侧基本相同，起爆爆点处一次底波大幅衰减，无界面波。
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4 爆破点区检测研究
4.1 采用双晶聚焦直探头在复板侧检测
双晶探头检测很有必要，推荐采用SEB4E探头，只针对结合面进行检测，观察是否有明显的反射，如界面波无反射或反射极低，界面附近也没有其他缺陷波反射，说明结合率较好；如界面有很明显的反射，说明未结合；如界面附近有缺陷波说明存在其它缺陷。
4.2 采用射线检测排除裂纹等缺陷
经查阅参考文献，用纵波从复板测对复合板检测时，如果底波降低20dB以上，且无明显缺陷波出现，在排除耦合因素和钢板中弥散状缺陷后，即可认为有存在基板裂纹的可能，这时应该从基板侧以同样的方式探伤，并适当提高灵敏度。如果底波消失，只有一些微小的缺陷波出现，且不同位置探伤时缺陷波均无重现性，则基本上可以确定基板中存在裂纹。实际扫测结果与文献中所描述波形高度相似，但无缺陷波存在。为了验证是否为裂纹缺陷，对管板进行了中子射线照相检测，观察底片无裂纹缺陷，见图2。
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4.3 底波衰减的原因分析
炸药从起爆点到其固有的速度稳定爆轰，中间要经历一个不稳定的爆轰过程，在起爆点处就属于不稳定爆轰过程；其次起爆点位置的复板是垂直向基层板碰撞，倾斜碰撞是复合板界面产生波形结合的必要条件。复合板厂家采用的是15mm的装药柱，在药柱中心采用雷管起爆，并在不稳定爆轰段增加装药量来减少不稳定段长度。在此区域，UT检测时反射波衰减与周围区域存在差异。
5 结论
钛-钢复合板检测过程中发现，界面波和底波突变，应注意存在未结合。如果出现底波明显降低的情况，但无缺陷波出现，根据NB/T47013.3-2015，不应评定为未结合。但是为了产品的使用安全，需进一步验证排除有无其它缺陷。首先确定基材已经经过超声波检测，并且为合格。其次辅以双晶直探头和双晶斜探头进行扫查，再加以射线检测排除裂纹、夹渣等缺陷。本文通过对钛-钢复合板超声波检测底波衰减明显现象的研究，以标准为依据，基本排除了管板复合界面可能存在的未结合缺陷和裂纹缺陷，既避免了可能造成的误判，也为本台IFV气化器的质量安全提供了保障，如想更进一步验证还可以采用超声波C扫描进行检测。
参考文献：
1 NB/T47002.3-2019压力容器用爆炸焊接复合板 第3部分：钛─钢复合板[S]
2 GB151-2014 热交换器[S]
3 NBT 47013.3-2015 承压设备无损检测 第3部分：超声检测[S]
4 洛阳船舶材料研究所.爆炸焊接不锈钢复合板隐蔽性缺陷及检测[J].压力容器，1999（4）：18-19、48.
5 王宇新，李晓杰，等.爆炸焊接技术及应用[J] .航空制造技术,2019,62（12）：42-47.
6 刘艳平，赵慧，等.TA1/Q345R爆炸复合板结合界面超声波成像试验[J].兵器装备工程学报，2018，39（9）：185-187.