超声波探伤方法和探伤标准.doc

超声波探伤方法和探伤标准中华人民共和国国家标准1 主题内容与适用范围 本标准规定了检验焊缝及热影响区缺陷,确定缺陷位置、尺寸和缺陷评定的一般方法及探伤结果的分级方法. 本标准适用于母材厚度不小于 8mm 的铁素体类钢全焊透熔化焊对接焊缝脉冲反射法手工超声波检验. 本标准不适用于铸钢及奥氏体不锈钢焊缝;外径小于 159mm 的钢管对接焊缝; 内径小于等于200mm 的管座角焊缝及外径小于 250mm 和内外径之比小于 80%的纵向焊缝. 2 引用标准 ZB Y 344 超声探伤用探头型号命名方法 ZB Y 231 超声探伤用探头性能测试方法 ZB Y 232 超声探伤用 1 号标准试块技术条件 ZB J 04 001 A 型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法 3 术语 3.1 简化水平距离 l’ 从探头前沿到缺陷在探伤面上测量的水平距离. 3.2 缺陷指示长度△l 焊缝超声检验中,按规定的测量方法以探头移动距离测得的缺陷长度. 3.3 探头接触面宽度 W 环缝检验时为探头宽度,纵缝检验为探头长度 ,见图 1. 3.4 纵向缺陷 大致上平行于焊缝走向的缺陷. 3.5 横向缺陷 大致上垂直于焊缝走向的缺陷. 3.6 几何临界角 β’ 筒形工件检验,折射声束轴线与内壁相切时的折射角 . 3.7 平行扫查 在斜角探伤中,将探头置于焊缝及热影响区表面 ,使声束指向焊缝方向 ,并沿焊缝方向移动的扫查方法. 3.8 斜平行扫查 在斜角探伤中,使探头与焊缝中心线成一角度 ,平等于焊缝方向移动的扫查方法 . 3.9 探伤截面 串列扫查探伤时,作为探伤对象的截 ,一般以焊缝坡口面为探伤截面 ,见图 2. 3.10 串列基准线 串列扫查时,作为一发一收两探头等间隔移动基准的线 .一般设在离探伤截面距离为 0.5 跨距的位置,见图 2. 3.11 参考线 探伤截面的位置焊后已被盖住,所以施焊前应予先在探伤面上, 离焊缝坡口一定距离画出一标记线,该线即为参考线,将作为确定串列基准线的依据,见图 3. 3.12 横方形串列扫查 将发、收一组探头,使其入射点对串列基准线经常保持等距离平行于焊缝移动的扫查方法,见图 4. 3.13 纵方形串列扫查 将发、收一组探头使其入射点对串列基准线经常保持等距离,垂直于焊缝移动的扫查方法,见图 4. 4 检验人员 4.1 从事焊缝探伤的检验人员必须掌握超声波探伤的基础技术,具有足够的焊缝超声波探伤经验,并掌握一定的材料、焊接基础知识 . 4.2 焊缝超声检验人员应按有关规程或技术条件的规定经严格的培训和考核,并持有相 考核组织颁发的等级资格证书,从事相对应考核项目的检验工作. 注:一般焊接检验专业考核项目分为板对接焊缝 ;管件对接焊缝 ;管座角焊缝;节点焊缝等四种. 4.3 超声检验人员的视力应每年检查一次 ,校正视力不得低于 1.0. 5 探伤仪、探头及系统性能 5.1 探伤仪 使用 A 型显示脉冲反射式探伤仪 ,其工作频率范围至少为 1-5MHz,探伤仪应配备衰减器或增益控制器,其精度为任意相邻 12dB 误差在±1dB 内. 步进级每档不大于 2dB, 总调节量应大于 60dB,水平线性误差不大于 1%,垂直线性误差不大于 5%. 5.2 探头 5.2.1 探头应按 ZB Y344 标准的规定作出标志. 5.2.2 晶片的有效面积不应超过 500mm2,且任一边长不应大于 25mm. 5.2.3 声束轴线水平偏离角应不大于 2°. 5.2.4 探头主声束垂直方向的偏离,不应有明显的双峰, 其测试方法见 ZB Y231. 5.2.5 斜探头的公称折射角 β 为 45°、60°、70° 或 K 值为 1.0、1.5 、2.0、2.5,折射角的实测值与公称值的偏差应不大于 2°(K 值偏差不应超过±0.1),前沿距离的偏差应不大于 1mm.如受工件几何形状或探伤面曲率等限制也可选用其他小角度的探头. 5.2.6 当证明确能提高探测结果的准确性和可靠性,或能够较好地解决一般检验时的困难而又确保结果的正确,推荐采用聚焦等特种探头 . 5.3 系统性能 5.3.1 灵敏度余量 系统有效灵敏度必须大于评定灵敏度 10dB 以上. 5.3.2 远场分辨力 a.直探头:X≥30dB; b.斜探头:Z≥6dB. 5.4 探伤仪、探头及系统性能和周期检查 5.4.1 探伤仪、探头及系统性能,除灵敏度余量外, 均应按 ZB J04 001 的规定方法进行测试. 5.4.2 探伤仪的水平线性和垂直线性,在设备首次使用及每隔 3 个月应检查一次. 5.4.3 斜探头及系统性能,在表 1 规定的时间内必须检查一次. 6 试块 6.1 标准试块的形状和尺寸见附录 A,试块制造的技术要求应符合 ZB Y232 的规定, 该试块主要用于测定探伤仪、探头及系统性能. 6.2 对比试块的形状和尺寸见附录 B. 6.2.1 对比试块采用与被检验材料相同或声学性能相近的钢材制成.试块的探测面及侧面, 在以 2.5MHz 以上频率及高灵敏条件下进行检验时,不得出现大于距探测面 20mm 处的Φ2mm 平底孔反射回来的回波幅度 1/4 的缺陷回波. 6.2.2 试块上的标准孔,根据探伤需要 ,可以采取其他形式布置或添加标准孔,但应注意不应与试块端角和相邻标准孔的反射发生混淆. 6.2.3 检验曲面工件时,如探伤面曲率半径 R 小于等于 W2/4 时, 应采用与探伤面曲率相同的对比试块.反射体的布置可参照对比试块确定 ,试块宽度应满足式 (1): b≥2λ S/De (1) 式中 b----试块宽度 ,mm; λ--波长,mm; S---声程,m; De--声源有效直径,mm 6.3 现场检验,为校验灵敏度和时基线, 可以采用其他型式的等效试块. 7 检验等级 7.1 检验等级的分级 根据质量要求检验等级分为 A、B 、C 三级, 检验的完善程度 A 级最低,B 级一般,C 级最高,检验工作的难度系数按 A、B、C 顺序逐级增高. 应按照工件的材质、结构、焊接方法、使用条件及承受载荷的不同,合理的选用检验级别 .检验等级应接产品技术条件和有关规定选择或经合同双方协商选定. 注:A 级难度系数为 1;B 级为 5-6;C 级为 10-12. 本标准给出了三个检验等级的检验条件,为避免焊件的几何形状限制相应等级检验的有效性, 设计、工艺人员应考虑超声检验可行性的基础上进行结构设计和工艺安排. 7.2 检验等级的检验范围 7.2.1 A 级检验采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检验,只对允许扫查到的焊缝截面进行探测.一般不要求作横向缺陷的检验 .母材厚度大于 50Mm 时,不得采用 A 级检验. 7.2.2 B 级检验原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验,对整个焊缝截面进行探测.母材厚度大于 100mm 时, 采用双面双侧检验.受几何条件的限制,可在焊缝的双面半日侧采用两种角度探头进行探伤.条件允许时应作横向缺陷的检验. 7.2.3 C 级检验至少要采用两种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验.同时要作两个扫查方向和两种探头角度的横向缺陷检验.母材厚度大于 100mm 时, 采用双面侧检验.其他附加要求是: a.对接焊缝余高要磨平,以便探头在焊缝上作平行扫查 ; b.焊缝两侧斜探头扫查经过的母材部分要用直探头作检查; c.焊缝母材厚度大于等于 100mm,窄间隙焊缝母材厚度大于等于 40mm 时,一般要增加串列式扫查,扫查方法见附录 C. 8 检验准备 8.1 探伤面 8.1.1 按不同检验等级要求选择探伤面.推荐的探伤面如图 5 和表 2 所示. 8.1.2 检验区域的宽度应是焊缝本身再加上焊缝两侧各相当于母材厚度 30%的一段区域,这个区域最小 10mm,最大 20mm,见图 6. 8.1.3 探头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其他外部杂技.探伤表面应平整光滑, 便于探头的自由扫查,其表面粗糙度不应超过 6.3μm,必要时应进行打磨: a.采用一次反射法或串列式扫查探伤时, 探头移动区应大于 1.25P: P=2δtgβ (2) 或 P=2δK (3) 式中 P----跨距 ,mm; δ--母材厚度,mm b.采用直射法探伤时,探头移动区应大于 0.75P. 8.1.4 去除余高的焊缝,应将余高打磨到与邻近母材平齐 .保留余高的焊缝,如焊缝表面有咬边,较大的隆起凹陷等也应进行适当的修磨 ,并作圆滑过渡以影响检验结果的评定 . 8.1.5 焊缝检验前,应划好检验区段 ,标记出检验区段编号. 8.2 检验频率 检验频率 f 一般在 2-5MHz 范围内选择,推荐选用 2-2.5MHz 公称频率检验.特殊情况下,可选用低于 2MHz 或高于 2.5MHz 的检验频率, 但必须保证系统灵敏度的要求. 8.3 探头角度 8.3.1 斜探头的折射角 β 或 K 值应依据材料厚度,焊缝坡口型式及预期探测的主要缺陷来选择.对不同板厚推荐的探头角度和探头数量见表 2. 8.3.2 串列式扫查,推荐选用公称折射角为 45°的两个探头,两个探头实际折射角相差不应超过 2°,探头前洞长度相差应小于 2mm.为便于探测厚焊缝坡口边缘未熔合缺陷,亦可选用两个不同角度的探头,但两个探头角度均应在 35°-55°范围内. 8.4 耦合剂 8.4.1 应选用适当的液体或糊状物作为耦合剂,耦合剂应具有良好透声性和适宜流动性 ,不应对材料和人体有作用,同时应便于检验后清理 . 8.4.2 典型的耦合剂为水、机油、甘油和浆糊,耦合剂中可加入适量的 "润湿剂"或活性剂以便改善耦合性能. 8.4.3 在试块上调节仪器和产品检验应采用相同的耦合剂. 8.5 母材的检查 采用 C 级检验时,斜探头扫查声束通过的母材区域应用直探头作检查,以便探测是否有有探伤结果解释的分层性或其他缺陷存在.该项检查仅作记录,不属于对母材的验收检验.母材检查的规程要点如下: a.方法:接触式脉冲反射法 ,采用频率 2-5MHz 的直探头,晶片直径 10-25mm; b.灵敏度:将无缺陷处二次底波调节为荧光屏满幅的 100%; c.记录:凡缺陷信号幅度超过荧光屏满幅 20%的部位,应在工件表面作出标记, 并予以记录. 9 仪器调整和校验 9.1 时基线扫描的调节 荧光屏时基线刻度可按比例调节为代表缺陷的水平距离 l(简化水平距离 l’);深度 h;或声程 S,见图 7. 9.1.1 探伤面为平面时,可在对比试块上进行时基线扫描调节, 扫描比例依据工件工和选用的探头角度来确定,最大检验范围应调至荧光屏时基线满刻度的 2/3 以上. 9.1.2 探伤面曲率半径 R 大于 W2/4 时,可在平面对比试块上或与探伤面曲率相近的曲面对比试块上,进行时基线扫描调节 . 9.1.3 探伤面曲率半径 R 小于等于 W2/4 时,探头楔块应磨成与工件曲面相吻合, 在 6.2.3 条规定的对比试块上作时基线扫描调节. 9.2 距离----波幅(DAC)曲线的绘制 9.2.1 距离----波幅曲线由选用的仪器、探头系统在对比试块上的实测数据绘制见图 8,其绘制方法见附录 D,曲线由判废线 RL,定量线 SL 和评定线 EL 组成,不同验收级别的各线灵敏度见表 3.表中的 DAC 是以 Φ3mm 标准反射体绘制的距离--波幅曲线--即 DAC 基准线. 评定线以上至定量线以下为 1 区( 弱信号评定区);定量线至判废线以下为Ⅱ区( 长度评定区);判废线及以上区域为Ⅲ区(判废区 ). 9.2.2 探测横向缺陷时,应将各线灵敏度均提高 6dB. 9.2.3 探伤面曲率半径 R 小于等于 W2/4 时,距离--波幅曲线的绘制应在曲面对比试块上进行. 9.2.4 受检工件的表面耦合损失及材质衰减应与试块相同,否则应进行传输损失修整见附录E,在 1 跨距声程内最大传输损失差在 2dB 以内可不进行修整. 9.2.5 距离--波幅曲线可绘制在坐标纸上也可直接绘制在荧光。