铸锻件相控阵DGS检测方法介绍

1. DGS的概念

DGS曲线是描述规则反射体的距离、回波高及当量大小之间关系的曲线；以横坐标表示实际声程，纵坐标表示规则反射体相对波高，用来描述距离、波幅、当量大小之间的关系曲线，称为DGS曲线。

常规超声的DGS检测，以检测铸锻件为主，当然也可以使用DGS进行焊缝的探伤。

2. DGS与DAC的主要区别是：

（1） DAC需要每个客户根据自己的情况、要求和试块，逐点自行绘制曲线。而DGS不需要客户逐点地自己绘制曲线，仪器通过计算碳钢中的声束衰减分布得出的曲线，并内置在仪器中，用户只需要调用DGS曲线即可得到与DAC曲线类似的评定曲线。

（2） 每一个DAC曲线对应的只是一个当量尺寸的曲线，这样对于不同当量的检测要求，就需要制作大量对应当量的平底孔或者横通孔试块进行曲线绘制。而DGS针对的当量从0.5mm左右开始，一直到平面都有对应的曲线，因而经过校准后，可以直接给出相应的缺陷当量值。

（3） DGS曲线基于理想碳钢材料中的声束衰减进行的理论技术得出的，操作人员需要在检测过程中，根据实际情况调整衰减系数，以得到更加接近真实的衰减。而且需要注意的是DGS计算出的曲线未考虑材料衰减的影响。

（4） DGS设置只需要一个校准试块即可，无需大量的校准试块。

3. 相控阵DGS与常规DGS的区别：

（1） 常规DGS只有一个角度和一组声束，而相控阵DGS有多个角度或者多组声束，每个角度或声束都有DGS曲线，因而相控阵DGS的缺陷计算量更大。

（2） 常规DGS一般0度探头使用平底孔校准，角度探头用横通孔校准。而相控阵扇形扫查由于是多角度扫查，一般以使用横通孔为主进行校准。

（3） 常规DGS只能看波形判断缺陷，而相控阵DGS可以看到直观的扇形扫查图象，并判断缺陷的位置。

4. 相控阵DGS检测中的几点限制：

（1） 250%模式需要关闭

（2） 聚焦深度：非聚焦

（3） 推荐检测碳钢材料，其他材料使用该曲线可能不精确。

（4） 只能使用线阵列探头和常规超声探头，无法使用DMA和DLA。

（5） 无法兼容：

 “静态A扫描”模式

 导入*.law文件

 RF射频模式

 回波同步

5. 设置参数说明

Elevation（高度）：指晶片自身高度，通常为10mm

Reflector Type（反射体类型）：可选平底孔，横通孔，底面，K1/IIW圆弧试块或K2/DSC圆弧试块

推荐的反射体类型如下：

Reflector Diameter（反射体直径）：当选择了反射体类型为平底孔或者横通孔时，需要输入参考反射体的直径。

Delta Vt：传输校正，用于补偿校准试块与真实检测工件之间衰减差，即由于表面状态造成的差别。

Delta Vk：由于DGS曲线计算是以平底孔为当量进行绘制的，所以如果使用半圆弧试块时，需要对两者之间的差异进行修正。常规超声的Vk值一般会在探头附带的DGS图表中获得，而相控阵DGS则需要手动输入几个角度的Delta Vk值，之后仪器会自动计算并补充其他角度的Delta Vk值。

Registration Level（记录水平）：代表参考曲线的位置，即需要评定的当量反射体尺寸。

Warning Curves and Warning Level（警告曲线和警告水平）：可以在主DGS曲线上增加额外的三条曲线。这些曲线可以在+24.0dB到-24.0dB之间增加，也可以设置为0.0dB即关闭这些曲线。

ERS：闸门内信号的当量反射体尺寸。

Specimen Att. （工件衰减）：该参数反映在真实工件中的材料衰减值，以dB/m为单位。

Cal. Block Att. （试块衰减）：该参数反映在校准试块中的材料衰减值，以dB/m为单位。

S-Scan Correction（扇扫校正）：当开启该功能，则在相控阵扇形扫查图上，相同尺寸的缺陷信号会用同样的颜色表示，而不考虑缺陷信号的深度。也就类似于TCG校准以后的效果。

6. 检测校准及验证

6.1 开始DGS校准向导。

注意：DGS校准之前无需做声速、楔块延迟和灵敏度校准。如果做了这些校准以后再做DGS校准，则声速和楔块延迟校准将被保留，灵敏度校准将会要求重新制作。

设置晶片高度，一般线阵探头的晶片高度为10mm

选择参考反射体类型

输入记录水平，Delta Vt等值

设置材料衰减系数及Delta Vk值，可以设置几个角度的Delta Vk值，其他角度的值将在这些角度之间自动补偿。

进行各个角度的声束采集及自动校准。

点击计算DGS，仪器自动绘制曲线

确认接受该曲线，DGS曲线绘制完成。

以使用5L16-A10探头，进行38.1mm深的1.2mm直径横通孔校准为例，由于DGS得到的当量都是以平底孔为准，因而要将1.27mm的横通孔换算成平底孔，换算公式如下：

其中：

dFBH为平底孔尺寸

dSDH为横通孔尺寸

z为声程

λ为波长

按照上面的公式，示例中λ=5890（m/s）/5000000（Hz）=0.001178m

dSDH = 0.00127m，z=0.0381m，带入公式，得到

dFBH = 0.0019m = 1.9mm

即1.27mm的横通孔相当于1.9mm的平底孔。

由下图可见，在1.27mm当量的横通孔上进行校准以后，得到该横通孔的ERS值为1.9mm，与上面的理论计算值相等。

通过该曲线来测量其他深度的相同尺寸的横通孔，结果可见，ERS值基本都在1.9mm附近。

由下图可见，即使是斜角度的声束，其ERS值也基本在1.9mm左右。

6.2 DGS功能用于铝合金材料的检测

如果将该DGS曲线用在Alumium铝合金材料上，由于DGS曲线是基于理想的碳钢材料制作的，所以在检测结果上会有一些偏差，但经过实验，发现偏差不是很大。

同样是1.27mm直径，38.1mm深的横通孔，按照上面的计算公式，计算出来的等量平底孔尺寸为1.98mm直径。得到该位置的ERS值为2.1mm，接近计算结果1.98mm。

再验证其他深度等当量的横通孔ERS值如下所示，基本都在1.98mm附近。

6.3 用横通孔试块（SDH）进行校准以后，再去验证平底孔（FBH）的检测结果

使用1.27mm的横通孔试块进行以上校准，之后在2mm平底孔试块上进行验证。

在DGS曲线起始位置17.3mm深度，得到2mm平底孔的检测结果为1.9mm。

在22.2mm深度的平底孔检测结果为1.9mm。

在31.9mm深度的平底孔检测结果为2.0mm。

在36.8mm深度的平底孔检测结果为2.1mm。

在41.7mm深度的平底孔检测结果为2.0mm。

在46.7mm深度的平底孔检测结果为2.0mm。

7. 结论

使用超声相控阵DGS方法可以在只有一个校准孔的前提下对曲线进行校准，并可得到近似准确的检测结果，ERS缺陷当量基本符合实际情况。