超聲波探傷方法和探傷標(biāo)準(zhǔn)

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

1 主題內(nèi)容與適用范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了檢驗(yàn)焊縫及熱影響區(qū)缺陷,確定缺陷位置、尺寸和缺陷評定的一般方法及探傷結(jié)果的分級方法.
本標(biāo)準(zhǔn)適用于母材厚度不小于8mm的鐵素體類鋼全焊透熔化焊對接焊縫脈沖反射法手工超聲波檢驗(yàn).
本標(biāo)準(zhǔn)不適用于鑄鋼及奧氏體不銹鋼焊縫;外徑小于159mm的鋼管對接焊縫;內(nèi)徑小于等于200mm的管座角焊縫及外徑小于250mm和內(nèi)外徑之比小于80%的縱向焊縫.
2 引用標(biāo)準(zhǔn)
ZB Y 344 超聲探傷用探頭型號命名方法
ZB Y 231 超聲探傷用探頭性能測試方法
ZB Y 232 超聲探傷用1號標(biāo)準(zhǔn)試塊技術(shù)條件
ZB J 04 001 A型脈沖反射式超聲探傷系統(tǒng)工作性能測試方法
3 術(shù)語
3.1 簡化水平距離l’
從探頭前沿到缺陷在探傷面上測量的水平距離.
3.2 缺陷指示長度△l
焊縫超聲檢驗(yàn)中,按規(guī)定的測量方法以探頭移動(dòng)距離測得的缺陷長度.
3.3 探頭接觸面寬度W
環(huán)縫檢驗(yàn)時(shí)為探頭寬度,縱縫檢驗(yàn)為探頭長度,見圖1.
3.4 縱向缺陷
大致上平行于焊縫走向的缺陷.
3.5 橫向缺陷
大致上垂直于焊縫走向的缺陷.
3.6 幾何臨界角β’
筒形工件檢驗(yàn),折射聲束軸線與內(nèi)壁相切時(shí)的折射角.
3.7 平行掃查
在斜角探傷中,將探頭置于焊縫及熱影響區(qū)表面,使聲束指向焊縫方向,并沿焊縫方向移動(dòng)的掃查方法.
3.8 斜平行掃查
在斜角探傷中,使探頭與焊縫中心線成一角度,平等于焊縫方向移動(dòng)的掃查方法.
3.9 探傷截面
串列掃查探傷時(shí),作為探傷對象的截,一般以焊縫坡口面為探傷截面,見圖2.
3.10 串列基準(zhǔn)線
串列掃查時(shí),作為一發(fā)一收兩探頭等間隔移動(dòng)基準(zhǔn)的線.一般設(shè)在離探傷截面距離為0.5跨距的位置,見圖2.
3.11 參考線
探傷截面的位置焊后已被蓋住,所以施焊前應(yīng)予先在探傷面上,離焊縫坡口一定距離畫出一標(biāo)記線,該線即為參考線,將作為確定串列基準(zhǔn)線的依據(jù),見圖3.
3.12 橫方形串列掃查
將發(fā)、收一組探頭,使其入射點(diǎn)對串列基準(zhǔn)線經(jīng)常保持等距離平行于焊縫移動(dòng)的掃查方法,見圖4.
3.13 縱方形串列掃查
將發(fā)、收一組探頭使其入射點(diǎn)對串列基準(zhǔn)線經(jīng)常保持等距離,垂直于焊縫移動(dòng)的掃查方法,見圖4.
4 檢驗(yàn)人員
4.1 從事焊縫探傷的檢驗(yàn)人員必須掌握超聲波探傷的基礎(chǔ)技術(shù),具有足夠的焊縫超聲波探傷經(jīng)驗(yàn),并掌握一定的材料、焊接基礎(chǔ)知識.
4.2 焊縫超聲檢驗(yàn)人員應(yīng)按有關(guān)規(guī)程或技術(shù)條件的規(guī)定經(jīng)嚴(yán)格的培訓(xùn)和考核,并持有相 考核組織頒發(fā)的等級資格證書,從事相對應(yīng)考核項(xiàng)目的檢驗(yàn)工作.
注:一般焊接檢驗(yàn)專業(yè)考核項(xiàng)目分為板對接焊縫;管件對接焊縫;管座角焊縫;節(jié)點(diǎn)焊縫等四種.
4.3 超聲檢驗(yàn)人員的視力應(yīng)每年檢查一次,校正視力不得低于1.0.
5 探傷儀、探頭及系統(tǒng)性能
5.1 探傷儀
使用A型顯示脈沖反射式探傷儀,其工作頻率范圍至少為1-5MHz,探傷儀應(yīng)配備衰減器或增益控制器,其精度為任意相鄰12dB誤差在±1dB內(nèi).步進(jìn)級每檔不大于2dB, 總調(diào)節(jié)量應(yīng)大于60dB,水平線性誤差不大于1%,垂直線性誤差不大于5%.
5.2 探頭
5.2.1 探頭應(yīng)按ZB Y344標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定作出標(biāo)志.
5.2.2 晶片的有效面積不應(yīng)超過500mm2,且任一邊長不應(yīng)大于25mm.
5.2.3 聲束軸線水平偏離角應(yīng)不大于2°.
5.2.4 探頭主聲束垂直方向的偏離,不應(yīng)有明顯的雙峰,其測試方法見ZB Y231.
5.2.5 斜探頭的公稱折射角β為45°、60°、70°或K值為1.0、1.5、2.0、2.5,折射角的實(shí)測值與公稱值的偏差應(yīng)不大于2°（K值偏差不應(yīng)超過±0.1）,前沿距離的偏差應(yīng)不大于1mm.如受工件幾何形狀或探傷面曲率等限制也可選用其他小角度的探頭.
5.2.6 當(dāng)證明確能提高探測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性,或能夠較好地解決一般檢驗(yàn)時(shí)的困難而又確保結(jié)果的正確,推薦采用聚焦等特種探頭.
5.3 系統(tǒng)性能
5.3.1 靈敏度余量
系統(tǒng)有效靈敏度必須大于評定靈敏度10dB以上.
5.3.2 遠(yuǎn)場分辨力
a.直探頭:X≥30dB;
b.斜探頭:Z≥6dB.
5.4 探傷儀、探頭及系統(tǒng)性能和周期檢查
5.4.1 探傷儀、探頭及系統(tǒng)性能,除靈敏度余量外,均應(yīng)按ZB J04 001的規(guī)定方法進(jìn)行測試.
5.4.2 探傷儀的水平線性和垂直線性,在設(shè)備使用及每隔3個(gè)月應(yīng)檢查一次.
5.4.3 斜探頭及系統(tǒng)性能,在表1規(guī)定的時(shí)間內(nèi)必須檢查一次.
6 試塊
6.1 標(biāo)準(zhǔn)試塊的形狀和尺寸見附錄A,試塊制造的技術(shù)要求應(yīng)符合ZB Y232的規(guī)定,該試塊主要用于測定探傷儀、探頭及系統(tǒng)性能.
6.2 對比試塊的形狀和尺寸見附錄B.
6.2.1 對比試塊采用與被檢驗(yàn)材料相同或聲學(xué)性能相近的鋼材制成.試塊的探測面及側(cè)面,在以2.5MHz以上頻率及高靈敏條件下進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí),不得出現(xiàn)大于距探測面20mm處的Φ2mm平底孔反射回來的回波幅度1/4的缺陷回波.
6.2.2 試塊上的標(biāo)準(zhǔn)孔,根據(jù)探傷需要,可以采取其他形式布置或添加標(biāo)準(zhǔn)孔,但應(yīng)注意不應(yīng)與試塊端角和相鄰標(biāo)準(zhǔn)孔的反射發(fā)生混淆.
6.2.3 檢驗(yàn)曲面工件時(shí),如探傷面曲率半徑R小于等于W2/4時(shí),應(yīng)采用與探傷面曲率相同的對比試塊.反射體的布置可參照對比試塊確定,試塊寬度應(yīng)滿足式（1）:
b≥2λ S/De （1）
式中 b----試塊寬度,mm;
λ--波長,mm;
S---聲程,m;
De--聲源有效直徑,mm
6.3 現(xiàn)場檢驗(yàn),為校驗(yàn)靈敏度和時(shí)基線,可以采用其他型式的等效試塊.
7 檢驗(yàn)等級
7.1 檢驗(yàn)等級的分級
根據(jù)質(zhì)量要求檢驗(yàn)等級分為A、B、C三級,檢驗(yàn)的完善程度*zui低,B級一般,C級zui高,檢驗(yàn)工作的難度系數(shù)按A、B、C順序逐級增高.應(yīng)按照工件的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、焊接方法、使用條件及承受載荷的不同,合理的選用檢驗(yàn)級別.檢驗(yàn)等級應(yīng)接產(chǎn)品技術(shù)條件和有關(guān)規(guī)定選擇或經(jīng)合同雙方協(xié)商選定.
注:*難度系數(shù)為1;B級為5-6;C級為10-12.
本標(biāo)準(zhǔn)給出了三個(gè)檢驗(yàn)等級的檢驗(yàn)條件,為避免焊件的幾何形狀限制相應(yīng)等級檢驗(yàn)的有效性,設(shè)計(jì)、工藝人員應(yīng)考慮超聲檢驗(yàn)可行性的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝安排.
7.2 檢驗(yàn)等級的檢驗(yàn)范圍
7.2.1 *檢驗(yàn)采用一種角度的探頭在焊縫的單面單側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn),只對允許掃查到的焊縫截面進(jìn)行探測.一般不要求作橫向缺陷的檢驗(yàn).母材厚度大于50Mm時(shí),不得采用*檢驗(yàn).
7.2.2 B級檢驗(yàn)原則上采用一種角度探頭在焊縫的單面雙側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn),對整個(gè)焊縫截面進(jìn)行探測.母材厚度大于100mm時(shí),采用雙面雙側(cè)檢驗(yàn).受幾何條件的限制,可在焊縫的雙面半日側(cè)采用兩種角度探頭進(jìn)行探傷.條件允許時(shí)應(yīng)作橫向缺陷的檢驗(yàn).
7.2.3 C級檢驗(yàn)至少要采用兩種角度探頭在焊縫的單面雙側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn).同時(shí)要作兩個(gè)掃查方向和兩種探頭角度的橫向缺陷檢驗(yàn).母材厚度大于100mm時(shí),采用雙面?zhèn)葯z驗(yàn).其他附加要求是:
a.對接焊縫余高要磨平,以便探頭在焊縫上作平行掃查;
b.焊縫兩側(cè)斜探頭掃查經(jīng)過的母材部分要用直探頭作檢查;
c.焊縫母材厚度大于等于100mm,窄間隙焊縫母材厚度大于等于40mm時(shí),一般要增加串列式掃查,掃查方法見附錄C.
8 檢驗(yàn)準(zhǔn)備
8.1 探傷面
8.1.1 按不同檢驗(yàn)等級要求選擇探傷面.推薦的探傷面如圖5和表2所示.
8.1.2 檢驗(yàn)區(qū)域的寬度應(yīng)是焊縫本身再加上焊縫兩側(cè)各相當(dāng)于母材厚度30%的一段區(qū)域,這個(gè)區(qū)域zui小10mm,zui大20mm,見圖6.
8.1.3 探頭移動(dòng)區(qū)應(yīng)清除焊接飛濺、鐵屑、油垢及其他外部雜技.探傷表面應(yīng)平整光滑,便于探頭的自由掃查,其表面粗糙度不應(yīng)超過6.3μm,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行打磨:
a.采用一次反射法或串列式掃查探傷時(shí),探頭移動(dòng)區(qū)應(yīng)大于1.25P:
P=2δtgβ （2）
或P=2δK （3）
式中 P----跨距,mm;
δ--母材厚度,mm
b.采用直射法探傷時(shí),探頭移動(dòng)區(qū)應(yīng)大于0.75P.
8.1.4 去除余高的焊縫,應(yīng)將余高打磨到與鄰近母材平齊.保留余高的焊縫,如焊縫表面有咬邊,較大的隆起凹陷等也應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男弈?并作圓滑過渡以影響檢驗(yàn)結(jié)果的評定.
8.1.5 焊縫檢驗(yàn)前,應(yīng)劃好檢驗(yàn)區(qū)段,標(biāo)記出檢驗(yàn)區(qū)段編號.
8.2 檢驗(yàn)頻率
檢驗(yàn)頻率f一般在2-5MHz范圍內(nèi)選擇,推薦選用2-2.5MHz公稱頻率檢驗(yàn).特殊情況下,可選用低于2MHz或高于2.5MHz的檢驗(yàn)頻率,但必須保證系統(tǒng)靈敏度的要求.
8.3 探頭角度
8.3.1 斜探頭的折射角β或K值應(yīng)依據(jù)材料厚度,焊縫坡口型式及預(yù)期探測的主要缺陷來選擇.對不同板厚推薦的探頭角度和探頭數(shù)量見表2.
8.3.2 串列式掃查,推薦選用公稱折射角為45°的兩個(gè)探頭,兩個(gè)探頭實(shí)際折射角相差不應(yīng)超過2°,探頭前洞長度相差應(yīng)小于2mm.為便于探測厚焊縫坡口邊緣未熔合缺陷,亦可選用兩個(gè)不同角度的探頭,但兩個(gè)探頭角度均應(yīng)在35°-55°范圍內(nèi).
8.4 耦合劑
8.4.1 應(yīng)選用適當(dāng)?shù)囊后w或糊狀物作為耦合劑,耦合劑應(yīng)具有良好透聲性和適宜流動(dòng)性,不應(yīng)對材料和人體有作用,同時(shí)應(yīng)便于檢驗(yàn)后清理.
8.4.2 典型的耦合劑為水、機(jī)油、甘油和漿糊,耦合劑中可加入適量的"潤濕劑"或活性劑以便改善耦合性能.
8.4.3 在試塊上調(diào)節(jié)儀器和產(chǎn)品檢驗(yàn)應(yīng)采用相同的耦合劑.
8.5 母材的檢查
采用C級檢驗(yàn)時(shí),斜探頭掃查聲束通過的母材區(qū)域應(yīng)用直探頭作檢查,以便探測是否有有探傷結(jié)果解釋的分層性或其他缺陷存在.該項(xiàng)檢查僅作記錄,不屬于對母材的驗(yàn)收檢驗(yàn).母材檢查的規(guī)程要點(diǎn)如下:
a.方法:接觸式脈沖反射法,采用頻率2-5MHz的直探頭,晶片直徑10-25mm;
b.靈敏度:將無缺陷處二次底波調(diào)節(jié)為熒光屏滿幅的*;
c.記錄:凡缺陷信號幅度超過熒光屏滿幅20%的部位,應(yīng)在工件表面作出標(biāo)記,并予以記錄.
9 儀器調(diào)整和校驗(yàn)
9.1 時(shí)基線掃描的調(diào)節(jié)
熒光屏?xí)r基線刻度可按比例調(diào)節(jié)為代表缺陷的水平距離l（簡化水平距離l’）;深度h;或聲程S,見圖7.
9.1.1 探傷面為平面時(shí),可在對比試塊上進(jìn)行時(shí)基線掃描調(diào)節(jié),掃描比例依據(jù)工件工和選用的探頭角度來確定,zui大檢驗(yàn)范圍應(yīng)調(diào)至熒光屏?xí)r基線滿刻度的2/3以上.
9.1.2 探傷面曲率半徑R大于W2/4時(shí),可在平面對比試塊上或與探傷面曲率相近的曲面對比試塊上,進(jìn)行時(shí)基線掃描調(diào)節(jié).
9.1.3 探傷面曲率半徑R小于等于W2/4時(shí),探頭楔塊應(yīng)磨成與工件曲面相吻合,在6.2.3條規(guī)定的對比試塊上作時(shí)基線掃描調(diào)節(jié).
9.2 距離----波幅（DAC）曲線的繪制
9.2.1 距離----波幅曲線由選用的儀器、探頭系統(tǒng)在對比試塊上的實(shí)測數(shù)據(jù)繪制見圖8,其繪制方法見附錄D,曲線由判廢線RL,定量線SL和評定線EL組成,不同驗(yàn)收級別的各線靈敏度見表3.表中的DAC是以Φ3mm標(biāo)準(zhǔn)反射體繪制的距離--波幅曲線--即DAC基準(zhǔn)線.評定線以上至定量線以下為1區(qū)（弱信號評定區(qū)）;定量線至判廢線以下為Ⅱ區(qū)（長度評定區(qū)）;判廢線及以上區(qū)域?yàn)棰髤^(qū)（判廢區(qū)）.
9.2.2 探測橫向缺陷時(shí),應(yīng)將各線靈敏度均提高6dB.
9.2.3 探傷面曲率半徑R小于等于W2/4時(shí),距離--波幅曲線的繪制應(yīng)在曲面對比試塊上進(jìn)行.
9.2.4 受檢工件的表面耦合損失及材質(zhì)衰減應(yīng)與試塊相同,否則應(yīng)進(jìn)行傳輸損失修整見附錄E,在1跨距聲程內(nèi)zui大傳輸損失差在2dB以內(nèi)可不進(jìn)行修整.
9.2.5 距離--波幅曲線可繪制在坐標(biāo)紙上也可直接繪制在熒光屏刻度板上,但在整個(gè)檢驗(yàn)范圍內(nèi),曲線應(yīng)處于熒光屏滿幅度的20%以上,見圖9,如果作不到,可采用分段繪制的方法見圖10.