2022中大径管道焊接接头相控阵超声检测技术规程.docx

中大径管道焊接接头相控阵超声检测技术规程 目 次前言 II1 范围 12 规范性引用文件 13 术语和定义 14 一般要求 45 工艺参数的设置 86 检测 107 检测数据的分析和缺陷评定 128 检测资料 14附录 A（规范性） 试块 15附录 B（规范性） 相控阵探头晶片灵敏度差异与有效性测试 20附录 C（资料性） 管座角接接头相控阵超声检测方法 21附录 D（规范性） 相控阵超声检测系统定位精度测试 23附录 E（资料性） 焊接接头相控阵超声检测典型缺陷图谱 24参考文献 27I 中大径管道焊接接头相控阵超声检测技术规程1 范围本文件规定了中大径管道环向对接接头和管座角接接头相控阵超声检验方法及质量分级要求 本文件适用于外径大于或等于100 mm，且厚度为6 mm～150 mm的细晶钢制环向对接接头，以及安放式筒体（封头）公称直径≥300 mm或插入式筒体（封头）公称直径≥500 mm，接管公称直径≥100 mm的角接接头的检测对于厚度超出以上范围的焊接接头，经过工艺验证试验，具有足够的检测灵敏度后， 参照本文件执行 本文件不适用于粗晶材料和奥氏体焊接接头的检测。

2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件 GB/T 12604.1 无损检测 术语 超声检测GB/T 23905 无损检测 超声检测用试块 JB/T 11731 无损检测 超声相控阵探头通用技术条件 3 术语和定义GB/T 12604.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1坐 标 coordinates规定检测起始参考点O点以及X、Y和Z坐标的含义 示例：见图 1 O：设定的检测起始参考点 X：沿焊缝长度方向的坐标Y：沿焊缝宽度方向的坐标 Z：沿焊缝厚度方向的坐标 图1 坐标定义3.2扫查面 scanning surface30 放置探头的工件表面，超声波声束从该面进入工件内部 3.3相控阵超声检测 phase array ultrasonic testing将按一定规律排列的相控阵探头中多个压电晶片（元件），按预先规定的设置(延时、增益、振幅等)激发，利用被激发晶片发射(或接收)的偏转和聚焦声束检测工件中的缺陷，并对缺陷进行成像。

3.4激发孔径 active aperture相控阵探头单次激发晶片组的有效长度 注： 激发孔径长度见公式(1)计算，如图2所示 A = n × e + g × (𝑛 − 1) (1) A——激发孔径 g——相邻两晶片之间的间隙 e——单个晶片宽度n——晶片数量 p——相邻两晶片中心线间距 W——单个晶片长度 图2 激发孔径3.5角度增益修正 angle corrected gain扇形扫描角度范围内，不同角度的声束检测同一深度（或声程）相同尺寸的反射体时，使回波幅度等量化的增益补偿，也称做角度修正增益或ACG 3.6聚焦法则 focal law通过控制激发晶片数量，以及施加到每个晶片上的发射和接收延时，实现波束偏转和聚焦的算法或相应程序 3.7基准灵敏度 reference sensitivity将对比试块人工反射体回波高度或被检工件底面回波高度调整到某一基准时的灵敏度 3.8扫查灵敏度 scanning sensitivity在基准灵敏度基础上，通过工艺验证，确定的实际检测灵敏度 3.9扇形扫描 sector scanning采用同一组晶片和不同聚焦法则得到的声束，在确定角度范围内扫描被检工件，也称S扫描。

3.10电子扫描 electronic scanning采用不同的晶片和相同聚焦法则得到的声束，在确定范围内沿相控阵探头长度方向扫描被检工件， 也称作E扫描 3.11线性扫查 linear scanning探头前端在距焊缝边缘（或焊缝中心）一定距离的位置上，平行于焊缝方向进行的直线移动 示例：见图 3 a) 采用一个相控阵探头的线性扫查 b)采用两个相控阵探头的线性扫查图3 线性扫查3.12斜平行扫查 oblique parallel scan检测时，入射声束方向与焊接接头中心线成一定夹角，按照给定探头距离进行扫查的方式 示例：见图 4 图4 斜平行扫查注： 一般用于保留余高焊接接头横向缺陷的检测 3.13多次沿线扫查 multiple scan探头按照栅格式的轨迹行进，以实现对检测部位的全面覆盖或多重覆盖 示例：见图 5 图5 多次沿线扫查3.14相关显示 relevant indication由缺陷引起的显示为相关显示 3.15非相关显示 non-relevant indication由于工件结构(如焊缝余高或根部)或者材料冶金结构的偏差(如金属母材和覆盖层界面)引起的显示 3.16条形缺陷 stripy flaw在同一视图中，测量扫查数据中缺陷影像的长度和宽度，长宽比大于3的缺陷。

3.17圆形缺陷 round flaw在同一视图中，测量扫查数据中缺陷影像的长度和宽度，长宽比小于或等于3的缺陷 3.18成像视图 imaging view相控阵超声成像视图有多种视图显示：分别为A显示（波型显示）、B/D显示（横断面显示）、C显示（水平面显示）、S显示（扇形显示）等多种形式来显示结果，利用不同形式的扫描组合可获得整体检测图像 示例：见图 6 图6 成像视图4 一般要求4.1 检测人员4.1.1 从事相控阵超声检测的人员至少应持有超声波检测Ⅱ级（中级）及以上资格证书，并通过相控阵超声检测技术培训，取得相应证书 4.1.2 相控阵超声检测人员应熟悉所使用的检测设备 4.1.3 相控阵超声检测人员应具有实际检测经验并掌握一定的金属材料及加工的基础知识 4.2 检测设备和器材4.2.1 通则4.2.1.1 相控阵超声检测设备主要包括仪器主机、探头、扫查装置及附件等 4.2.1.2 上述各项应单独或成套具有产品质量合格证或制造厂出具的合格文件 4.2.2 检测仪器相控阵仪器应为计算机控制的含有多个独立脉冲发射/接收通道的脉冲反射型仪器，同时应具备如下几点性能要求： a) 仪器增益调节最小步进不应大于 l dB； b) -3 dB 带宽下限不高于 1 MHz，且上限不低于 15 MHz； c) 采样频率不应小于探头中心频率的 6 倍； d) 幅度模数转换位数应不小于 8 位； e) 仪器的水平线性误差不大于 1 %，垂直线性误差不大于 3 %； f) 所有激励通道的发射脉冲电压具有一致性，最大偏移量应不大于设置值的 5 %； g) 各通道的发射脉冲延迟精度不大于 5 ns。

4.2.3 探头相控阵探头一般选择线阵或面阵探头，除满足相应的产品质量标准要求外，也应符合下列要求： a) 探头应符合 JB/T 11731 的要求，应由多个晶片组成阵列，探头可加装用以辅助声束偏转的楔块或延迟块； b) 中心频率偏差的最大允许值为标称频率的±10 %； c) 探头的-6 dB 相对频带宽度不小于 55 %； d) 同一探头晶片间灵敏度差值应不大于 4 dB 4.2.4 扫查装置扫查装置一般包括探头夹持部分、驱动部分、导向部分及位置传感器，具体应符合下列要求： a) 探头夹持部分应能调整探头位置，在扫查时应能保持探头相对位置及角度不变； b) 导向部分应能在扫查时使探头运动轨迹与拟扫查轨迹保持一致； c) 扫查装置可采用电机或人工驱动； d) 扫查装置应具有确定探头位置的功能，可通过位置传感器或步进电机实现对位置的定位与控制 4.3 试块试块包括标准试块、对比试块、模拟试块 4.3.1 标准试块标准试块是指用于仪器探头系统性能校准的试块，主要用于声速、楔块延时、ACG的校准，也可用于检测灵敏度的校准本文件采用的角度增益修正试块为R50、R100半圆试块；相控阵超声检测系统性能测试试块为相控阵A型试块和相控阵B型试块，具体形状尺寸应符合附录A要求。

4.3.2 对比试块4.3.2.1 对比试块的外形尺寸及材料性质应能代表被检工件的特征，试块厚度应与被检工件的厚度相对应如果涉及不同工件厚度对接接头的检测，试块厚度的选择应由较大工件厚度确定；对比试块的其他制作要求应符合GB/T 23905 4.3.2.2 本文件采用的对比试块为 GS、GD、CSK-ⅡA 系列试块，具体形状尺寸应符合附录 A 要求 4.3.3 模拟试块模拟试块与被检测工件在规格、材质和焊接工艺等参数应相同或相近主要用于检测工艺验证、扫查灵敏度的校准、信噪比评价等目的，按缺陷制作方式可分为焊接缺陷试块和机加工缺陷试块： a) 焊接缺陷试块：其缺陷类型主要包括裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷、圆形缺陷等； b) 机加工缺陷试块：其缺陷类型主要包括横孔、V 形槽及其他线切割槽等反射体 4.4 耦合剂4.4.1 应选用具有良好的透声性、易清洗、无毒无害，有适宜流动性的材料，典型的耦合剂包括水、甲基纤维素、洗涤剂、机油和甘油 4.4.2 实际检测采用的耦合剂应与检测系统设置和校准时的耦合剂相同 4.5 仪器设备的校准、核查及检查要求4.5.1 校准和核查4.5.1.1 相控阵仪器的性能指标应每年进行一次校准。

仪器的水平线性和垂直线性应每隔六个月至少进行一次核查 4.5.1.2 扇扫成像分辨力在 A 型试块上进行，几何尺寸测量误差在 B 型试块上进行，调校方法参考 JJF 1338 4.5.1.3 在新探头开始使用时，应对相控阵探头晶片的灵敏度差异及有效性进行测试，按照附录 B 执行 4.5.1.4 在首次使用前或每隔一个月应对位置传感器进行校准，调整设备参数使仪器显示的位移与实际位移误差小于 1 %，最大值误差不超过 10 mm 4.5.2 检查4.5.2.1 每次检测前应检查仪器设备外观、线缆连接接头及屏幕显示等是否正常 4.5.2.2 每次检测前应对检测灵敏度进行检查确定，确保满足检测需求 4.6 检测技术等级4.6.1 相控阵超声检测技术等级分为 A、B、C 三个级别，检测等级的选择应符合制造、安装等有关规范、标准及设计图纸规定一般应采用 B 级技术等级进行检测，对重要设备的焊接接头，可采用 C 级技术等级进行检测 4.6.2 不同检测技术等级的一般要求： a) A 级检测：A 级适用于管道壁厚为 6 mm～40 mm 的焊接接头，应选择扇形扫描，采用直射波法和反射波法在焊接接头单面双。