GBT 40733-2021 焊缝无损检测 超声检测 自动相控阵超声技术的应用.pdf

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  • 纵波和横波探头均可使用。 曲面扫查时,检测面与探头间隙应符合GB/T11345的规定。当使用修磨后的探头时,还应考虑声 束变化的影响。 每个激活孔径上的坏晶片数量最多为每16个晶片中不超过1个,不应有相邻晶片损坏。当激活孔 径小于16个晶片时.除非证 不应有坏晶片

    应按技术规范规定的检测目的确定检测区域。 对于制造过程检测,检测区域应包含焊缝及其两侧至少10mm宽母材(激光焊和电子束焊取 5mm)或热影响区宽度(基于制造信息),取二者较大值。 宜制定扫查计划,扫查计划宜显示声束覆盖范围、焊缝厚度和坡口型式。 应确保声束覆盖整个检测区域。

    扫查步进的设定取决于被检件的壁厚。当壁厚不大于10mm时,扫查步进应不超过1mm;当壁 厚大于10mm且不大于150mm时,扫查步进应不超过2mm;当壁厚超过150mm时,推荐的扫查步 进不超过3mm。 适用时,垂直焊缝方向的扫查步进应保证声束覆盖整个检测区域。 当使用TOFD时,扫查步进应符合ISO10863的规定水泥标准规范范本

    GB/T 407332021

    扫查面应保持清洁且宽度足以保证声束能覆盖整个检测区域。 扫查面应保持平整,无影响探头耦合的表面多余物(如铁锈、松散氧化皮、焊接飞溅、沟槽等)。由表 面波纹导致的探头和检测面间隙应不大于0.5mm,必要时应打磨扫查面以满足上述要求。 表面粗糙度不超过6.3μm的机加工表面或表面粗糙度不超过12.5μm的喷丸表面可认为能够满 足检测要求。 当表面存在涂层、油漆或堆焊层时,宜选检测等级D

    扫查面应保持清洁且宽度足以保证声束能覆盖整个检测区域。 扫查面应保持平整,无影响探头耦合的表面多余物(如铁锈、松散氧化皮、焊接飞溅、沟槽等)。由表 面波纹导致的探头和检测面间隙应不大于0.5mm,必要时应打磨扫查面以满足上述要求。 表面粗糙度不超过6.3μm的机加工表面或表面粗糙度不超过12.5μm的喷丸表面可认为能够满 足检测要求。 当表面存在涂层、油漆或堆焊层时,宜选择检测等级D

    合不使用特殊的高温相控降 当超出此温度范围时,应验证检测设备的适用性。

    为获得正确的相控阵图像,应使用耦合剂 确保超声在探头和被检件之间的稳定传播 设备校准、后续检测以及期间核查应使用相同的耦合剂

    当根据本文件执行检测时,应检测母材分层缺欠。这可作为相控阵超声检测的一部分,也可单独 进行。

    在根据本文件实施检测之前,应设定检测范围和灵敏度。相控阵设置中任何一项参数(如探头位 置、偏转角度等)发生变化时,均应重新设定检测范围和灵敏度。 当使用A扫描时,宜优化仪器检测参数,使参考信号最小具有12dB信噪比,若使用相控阵图像, 则宜最小具有6dB信噪比。

    9.1.2脉冲回波时间窗口

    适用,脉冲回波信号时间窗口应覆盖整个检测区域,并在书面检测工艺规程中指明。 应保证声束组合覆盖整个检测区域

    9. 1.3.1 概速

    在选定扫描模式(固定 扇扫描)后,应进行如下工作: a)相控阵探头激发的所有声束(如声束角度、焦点等)均应设定灵敏度; b)当探头使用楔块时,应在安装楔块后再设定灵敏度

    相控阵探头可产生不同模式的聚焦,如静态和动态深度聚焦(DDF)。 当使用聚焦时,每个聚集声束均应设定灵敏度。

    9.1.3.3增益修正

    使用角度增益修正(ACG)或时间增益修正(TCG)功能可使所有角度的声束和不同距离处的信 长达到相同的幅度,

    9.1.3.4相控阵检测不同模式的灵敏度设定

    可利用不同模式(如固定角度扫描、线扫描、扇扫描)的声束检测焊缝。应按GB/T11345设定每 惠声束的参考灵敏度,包括传输修正(如适用)

    9.1.4TOFD设定

    检测过程中至少每4h和检测结束时,应核查设定。如果单次检测持续时间超过4h,应在检测 后再次核查设定。 初始设定和核查应使用相同参考试块,也可使用已知声学传输特性的更小试块。 若核查与初始设定(见9.1)产生偏离,应按表3修正。

    表3灵敏度和范围修正

    参考试块的材质应与被检件相同或相近(如声速、晶粒结构和表面状态等》

    参考试块的厚度推荐为被检件厚度的0.8倍~1.5倍,但厚度差最大不超过20mm。参考试块的长 度和宽度宜保证有足够的空间扫查所有的人工不连续。当检测管状工件纵向焊缝时,应使用曲面参考 试块,其直径应是被检件直径的0.9倍~1.5倍。当被检件的直径大于或等于300mm时,可使用平面 参考试块。 所有试块直径或曲率都应符合6.2.3和7.5的规定。探头楔块和参考试块的最大间隙为0.5mm。

    当试块厚度为6mm~25mm时,应至少有三个反射体;当试块厚度大于25mm时,应至少有 反射体。典型参考反射体包括横孔、槽和平底孔。 不同检测等级对应的参考试块信息,参见附录A和表4。

    表4检测等级和参考试块

    统所有相关的通道、探头和电缆等各部分功 重新校准检测系统

    当检测等级为B级、C级或D级时,应进行工艺验证。检测工艺规程应在参考试块上验证。参考 式块示例,参见附录A。 初次检测开始前应验证检测工艺规程并获得批准。 获得批准的检测工艺规程包括如下内容: a)检出所有要求的反射体; b)缺欠定量能力符合技术规范要求; c 保证深度和宽度范围的有效覆盖

    在初始检测前,应在合适的参考试块上按获得批准的扫查计划验证声束的有效覆盖范围。 应在检测工艺规程和扫查计划中标明探头距焊缝中心距离允许的偏差值,并在参考试块上验证。 对于初次扫查检测到的某些不连续,可能需要如偏转扫查、垂直于不连续的扫查或补充相控阵设置 扫查等辅助评定。

    GB/T 40733202

    所选择的扫查速度应能获得满意的图像(见14.1)。应基于延时法则数量、扫查分辨力、信号平均、 脉冲重复频率、数据采集频率和检测范围覆盖等因素选择扫查速度。扫查线丢失表明扫查速度过快。 在单次扫查过程中丢失数据的比例不可超过5%,相邻两根扫查线不应同时丢失。 如果焊缝长度分多次扫查,相邻两次扫查应至少有20mm的区域重叠。当检测环焊缝时,第一次 扫查的起点和最后一次扫查的终点也应至少有20mm的区域重叠。 如适用,推荐使用耦合监控功能。

    超声检测应使用基于计算机的数据采集装置。应存储覆盖检测区域的所有A扫描数据,同时数 里应有包含设置参数的所有数据。 数据的保存周期应符合相关技术规范要求。

    14相控阵数据的解释和分析

    相控阵数据解释和分析的基本步骤如下: a)评价相控阵数据的质量; 鉴别相关指示; c) 按技术规范要求,对相关不连续分类; d)按技术规范要求,对不连续定位和定量; e)根据验收条款,评定数据。

    相控阵数据解释和分析的基本步骤如下: a)评价相控阵数据的质量; 鉴别相关指示; c)按技术规范要求,对相关不连续分类; d)按技术规范要求,对不连续定位和定量; e)根据验收条款,评定数据。

    14.2相控阵数据质量评价

    相控阵检测应采集可接受的图像,以确保有效评定数据。可接受的图像由如下参数定义: a)耦合; b) 时基范围设定; c) 灵敏度设定; d) 信噪比; e) 饱和指示; 数据采集。 相控阵图像质量评价要求检测人员技能和经验丰富(见6.1)。检测人员应能决定质量不佳的数据 否重新采集(重新扫查)。

    焊缝中的不连续和被检件的几何形状均可形成相控阵图像。 有必要了解被检件的详细信息,以区分焊缝中的不连续和被检件的几何形状。 为了确定某个指示是否为相关指示(由不连续导致),应结合相对于基本噪声水平的信号形状和幅 度,评价相控阵图像中的波形或显示。

    14.6指示长度与高度

    不连续的长度与高度由其指示的长度与高度确定。

    不连续的长度定义为在α轴坐标上的最大差值。应按GB/T29712测定指示的长度。如果使用 TOFD技术,应按ISO15626测定指示的长度。 如有规定,可使用其他技术测定指示的长度

    不连续的高度定义为在之轴坐标上的最大差值。对于长度方向上高度不同的指示,其高度应由差 值最大时的扫查位置确定,参见图E.1~图E.4。

    14.6.3.2采用衍射信号

    如发现衍射信号,应采用衍射信号测定高度。确定高度用如下方法之一: 同一不连续可观察到的两个衍射信号(上尖端和下尖端); 同一不连续可观察到的一个衍射信号一个表面信号; 与根部相连不连续的一个衍射信号和已知板厚; 表面开口不连续的与表面相关的一个衍射信号。 这4种可能使用衍射信号的示例,参见附录E。 如果使用衍射时差法(TOFD),指示高度应按ISO15626规定的方法测定。

    14.6.3.3采用基于幅度的信号和其他信号

    如果不能使用衍射信号测定高度,则确定高度可用如下方法: 按GB/T29712确定的参考等级幅度,也可使用其他测高技术(TCG、DGS、6dB下降技术 反射时间差(如根部未焊透、错边); 波形转换信号时间差。

    在所有相关指示分类后,确定其位置和长度。 之后,如合同各方未作特别规定,应接GB/T4073 进行评价。 不连续分为“可接受”或“不可接受”

    检测报告应至少包含如下内容。

    检测报告应至少包含如下内容。 引用本文件,如GB/T40733

    GB/T407332021

    GB/T407332021

    附录A (资料性) 典型参考试块和参考反射体

    当参考试块厚度为6mm~25mm时,推荐至少有3个参考反射体(见图A.1),反射体可加工在一 个或多个试块上。 当参考试块厚度大于25mm时,推荐至少有5个反射体(见图A.2),反射体可加工在一个或多个 试块上。 参考反射体的尺寸偏差要求如下: 直径:±0.2mm; 长度:±2mm; 一角度:±2°; 一表A.1~表A.3描述了不同壁厚的参考反射体。如果使用TOFD技术,依据ISO10863刻槽

    表A.1参考试块表面槽的尺寸

    如需近表面横孔,其直径为2mm,见图A.2

    >25mm时横孔和槽的

    表A.3t>25mm时横孔和槽的长度

    A.2.1检测等级A(图A.1)

    图A.1适用于检测等级A的参考试块

    A.2.2检测等级B(图A.2)

    GB/T407332021

    图A.2适用于检测等级B的参考试块

    图A.2中的X所示的横孔距上表面4mm,直径为2mm,最小长度为30mm,亦可等同使用表 中相同尺寸的表面槽。

    A.2.3检测等级C(图A.3)

    图A.3中的X所示的横孔距上表面4mm,直径为2mm,最小长度为30mm,亦可等同使用表A.1 中相同尺寸的表面槽。槽2和槽4位于模拟焊缝中心线。槽1和槽3位于被检区域的边缘。槽5位于 模拟焊缝坡口处,与坡口面夹角不超过士5°。槽5的尺寸和位置需符合相关规定。 在参考试块上须有一处没有任何人工反射体的区域,此区域应大于声束宽度。该区域在模拟焊缝 中心线两侧宜是对称的。

    GB/T407332021

    图A.3适用于检测等级C的参考试块

    检测等级D需要特定的、包含额外反射体的参考试块,该试块与被检件有相同的形状,相同的母材 特性,相同的焊接材料特性和相同的焊接工艺。这些特殊试块作为检测等级B和检测等级C规定的参 考试块的补充试块使用

    GB/T 407332021

    相控阵超声仪器定期使用或修复后的性能检验

    相控阵超声仪器定期使用或修复后的检测项目见表B.1。经各方同意后,可以修改验收条款,也可 以增加其他检测项目,以确保仪器性能满足自动相控阵超声检测的要求。

    B.1相控阵超声仪器定期使用或修复后的性能

    相控阵超声仪器性能检验所需的设备包括: a)示波器; b)(50±0.5)Q2非电抗电阻器; 50Q标准衰减器,步长为1dB,总范围为100dB。对于频率小于或等于15MHz的信号,衰减 器在任意10dB跨度范围内的累积偏差小于0.3dB; d)任意波形信号发生器,能够产生门控脉冲正弦信号, 仪器性能检验使用电子手段产生所需信号,所用设备的特性和稳定性需满足要求

    自视检测仪器外表面有无影响正常使用的损伤

    外表面无损伤,满足要求

    b)所有检测均在50α环境下进行; c)禁用所有发射器。 按图B.1所示电路,使用外部发射器将正弦电压连接到第1通道,将仪器输入的正弦电压峰值设置 为100mV,调节增益产生幅度为80%FSH的信号。 依次选择由滤波器定义的频带,对于每个频带,在仪器工作范围内改变输入信号的频率,记录仪器 屏幕上显示的最大信号幅度频率mx,以及相应的高度Amx。 注:默认数字滤波器是稳定的,不需要测试。 需确保放大器未过载且示波器显示的输人幅度保持不变。 从fmx开始以不超过5%标称带宽的增量增加或减少频率,记录相控阵超声仪器屏幕上的显示高 度比最大高度Amax低3dB的较高频率f。和较低频率fi(一3dB)。始终确保经校准的外部衰减器输 人信号是恒定的。 每个频带的中心频率f。见公式(B.1)

    .................(B.

    在可以同时激活的通道上重复上述测量(例如16/64多通道仪器,对16个通道逐一测量)。

    率范围的中心频率f。在制造商技术规范规定值

    相控阵超声仪器通用设

    港口水运施工组织设计GB/T40733202

    围的较高频率f,和较低频率f在制造商技术规

    检测条件如下: a)单一有效通道; b)所有检测均在50Q2环境下进行; c)禁用所有发射器。 使用图B.1的电路。 使用外部发射器,将发射器在最大带宽的中心频率f。(按B.4.1测得)时的正弦电压连接到第1个 通道。 调节发射器的电压和增益,使通道1的最大信号幅度为80%FSH。 测量A扫描显示的正弦曲线幅值。 在所有通道上重复上述测量(例如16/64多通道仪器,对64个通道逐一测量)。 Amax和Amin分别对应于记录的最大和最小幅值。 仪器的通道增益变化量见公式(B.3)

    通道增益变化量小于3dB

    检测条件如下: a)单一有效通道; b)所有检测均在50Q环境下进行; c)禁用所有发射器。 按图B.1所示电路,使用频带中心频率f。的信号,测量最大带宽内的等效输人噪声。 将仪器设置为最大增益,断开输人信号并记录仪器的噪声水平。 将增益降低40dB,重新连接输入信号,调节经校准的外部衰减器或输入电平信号,直至RF脉冲水 平与噪声水平相同。测量示波器上输入信号的峰值电压V,(伏特)和经校准的外部衰减器的衰减量S (dB)。等效输人噪声V品(伏特)见公式(B.4):

    每个带宽的噪声见公式(B.5)

    交通标准测量值小于制造商技术规范规定值。

    ....
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