圖 1渦流檢測出現異常雜波棒材宏觀形貌
某復雜銅合金棒材在渦流檢測過程中出現規律性異常雜波。該銅合金棒材的生產工藝為鑄造→熱擠壓→冷拔→退火→矯直。針對此問題，筆者采用一系列理化檢驗方法對該批次棒材渦流檢測異常雜波的產生原因進行分析，并提出相應預防措施，以避免同類問題再次發生。
1. 理化檢驗
1.1 宏觀觀察
渦流檢測出現異常雜波棒材的宏觀形貌如圖1所示。棒材在長度方向上的異常雜波高度及間距均具有較明顯的規律性。由圖1可知：長度方向上存在規律分布的螺旋狀痕跡，結合棒材生產工藝分析，該螺旋狀痕跡產生于矯直工序。
1.2 化學成分分析
從渦流檢測出現異常雜波的棒材上取樣，對試樣進行化學成分分析，結果如表1所示。由表1可知：其化學成分符合GB/T 5231—2022《加工銅及銅合金牌號和化學成分》對HMn58-3-2-0.8銅合金的要求。
Table 1.渦流檢測出現異常雜波棒材的化學成分分析結果
1.3 殘余應力測試
按照GB/T 31310—2014《金屬材料 殘余應力測定 鉆孔應變法》，對渦流檢測異常雜波的棒材進行殘余應力測試。試樣直徑為12 mm、長度為150 mm，在棒材外表面距端部1/3處沿對側位置（共4個測點）粘貼應變片，測試結果如表2所示。由表2可知：該棒材的殘余應力分布波動較大，其中兩個測點存在較大壓應力，另外兩個測點的應力較小。
Table 2.渦流檢測出現異常雜波棒材的殘余應力測試結果
1.4 金相檢驗
從渦流檢測出現異常雜波的棒材上截取并制備金相試樣，采用三氯化鐵鹽酸水溶液腐蝕后，將試樣置于光學顯微鏡下觀察，結果如圖2所示。由圖2可知：該棒材的顯微組織由均勻分布的β相基體組成，β相晶界及晶內分布著針狀和顆粒狀的α相，并可見沿塑性加工變形方向分布的淺藍色棒狀錳硅相，未見明顯缺陷及組織不均勻現象。
圖 2渦流檢測出現異常雜波棒材的顯微組織形貌
1.5 硬度測試
按照GB/T 4340.1—2024《金屬材料 維氏硬度試驗 第1部分：試驗方法》，對渦流檢測出現異常雜波的棒材進行硬度測試。在棒材橫截面1/2半徑處，采用9.8 N的試驗載荷進行測試，結果如表3所示。由表3可知：該棒材的硬度分布較為均勻，符合產品技術要求。
Table 3.渦流檢測出現異常雜波棒材的硬度測試結果
2. 綜合分析
綜合檢測結果表明，該批次渦流檢測出現異常雜波棒材的化學成分、硬度和顯微組織均符合技術要求，但其表面殘余應力測試結果出現顯著波動。根據渦流檢測原理[1-2]，殘余應力通過改變原子間距和晶格畸變影響了材料的電導率[3]，進而干擾了渦流信號。棒材表面呈現規律性螺旋狀矯直痕跡，殘余應力檢測結果呈交替變化特征，這與異常雜波的規律性高度吻合[4-6]。經工藝排查發現，該異常源于矯直前棒材外徑偏大、矯直機輥縫設置不當及壓下量過大等工藝參數偏差，導致棒材表面形成周期性應力分布，最終引發渦流檢測異常。這一發現為后續工藝優化提供了明確方向。
3. 驗證試驗
3.1 去應力驗證試驗
將渦流檢測出現異常雜波的棒材進行去應力退火，退火后再次對其進行渦流檢測，規律性異常雜波高度顯著降低，但仍然存在（見圖3）。
圖 3渦流檢測出現異常雜波棒材去應力退火前后的渦流檢測信號
3.2 調整工藝參數驗證試驗
通過調整矯直工藝參數（根據棒材實際外徑重新設定矯直輥輥縫）后，再次對渦流檢測出現異常雜波棒材的同批次產品進行矯直處理。渦流檢測結果顯示：棒材表面無規律性異常雜波，檢測波形如圖4所示，驗證了工藝調整的有效性。
圖 4渦流檢測出現異常雜波的同批次棒材調整工藝參數后的渦流檢測信號
4. 結語和建議
（1）渦流檢測出現異常雜波棒材的初始外徑偏大且矯直輥縫設置過小，導致矯直時壓下量過大，在棒材表面形成明顯的規律性矯直痕跡，并產生殘余應力，從而在渦流檢測時出現規律性異常雜波信號。
（2）對異常雜波棒材進行去應力退火處理后再次檢測，發現異常雜波信號幅值有所降低但仍未完全消除，表明退火處理可緩解矯直產生的部分殘余應力，但無法徹底消除其影響。
（3）針對同批次棒材，通過優化矯直工藝參數后重新矯直，經渦流檢測確認該批次棒材的異常雜波信號完全消失。
（4）建議在生產過程中，根據每批次產品的實際尺寸情況動態調整矯直工藝參數，嚴格控制矯直壓下量，以避免因工藝參數不當導致殘余應力增大和渦流檢測異常的現象。
文章來源——材料與測試網