钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB 11345 能源.doc

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1、GB 11345-89 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级 Method for manual ultrasonic testing and classification of testing results for ferritic steel wdlds1 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 250

2、mm 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 筒

3、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

4、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

5、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

6、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 2K 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:X30dBb.斜探头:Z6dB.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

7、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 2mm 平底孔反射回来的回波幅度 1/4 的缺陷回波.6.2.2 试块

8、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: b2 S/De 1式中 b-试块宽度mm-波长mmS-声程mDe-声源有效直径mm6.3 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、

9、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 1B 级为 5-6C 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

10、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

11、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 6.3m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: P2tg 2 或 P2K 3式中 P-跨距mm-母材厚度mmb.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

12、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 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

13、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

14、脉冲反射法采用频率 2-5MHz 的直探头晶片直径 10-25mmb.灵敏度:将无缺陷处二次底波调节为荧光屏满幅的 100c.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. 29.1.2 探伤面曲率半径 R 大于 W /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

15、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 3mm 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区长度评定区判废线及以上区域为区判废区.9.2.2 探测横向缺陷时应将各线灵敏

16、度均提高 6dB. 29.2.3 探伤面曲率半径 R 小于等于 W /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屏刻度板上但在整个检验范围内曲线应处于荧光屏满幅度的 20以上见图 9如果作不到可采用分段绘制的方法见图 10.9.3 仪器调整的校验9.3.1 每次检验前应在对比试块上对时基线扫描比例和距离-波幅曲线灵敏度进行调节或校验.校验点沙于两点.9.3.2 检验过程中每 4h

17、 之内或检验工作结束后应对时基线扫描和灵敏度进行校验校验可在对比试块或其他儿试块上进行.9.3.3 扫描调节校验时如发现校验点反射波在扫描线上偏移超过原校验点刻度读数的 10或满刻度的 5两者取较小值则扫描比例应重新调整前次校验后已经记录的缺陷位置参数应重新测定并予以更正.9.3.4 灵敏度校验时如校验点的反射波幅比距离-波幅曲线降低 20或 2dB 以上则仪灵敏度应重新调整并对前次校验后检查的全部焊缝应重新检验.如校验点的反射波幅比距离-波幅曲线增加 20或 2dB 以上仪器灵敏度应重新调整而前次校验后已经记录的缺陷应对缺陷尺寸参数重新测定并予以评定.10 初始检验10.1 一般要求10.1

18、.1 超声检验应在焊缝及探伤表面经外观检查合格并满足 8.1.3 条的要求后进行.10.1.2 检验前探伤人员应了解受验工件的材质、结构、曲率、厚度、焊接方法、焊缝种类、坡口形式、焊缝余高及背面衬垫、沟槽等情况.10.1.3 探伤灵敏度应不低于评定线灵敏度.10.1.4 扫查速度不应大于 150mm/s相邻两次探头移动间隔保证至少有探头宽度 10的重叠.10.1.5 对波幅超过评定线的反射波应根据探头位置、方向、反射波的位置及10.1.2 条了解的焊缝情况判断其是否为缺陷.判断为缺陷的部位应在焊缝表面作出标记.10.2 平板对接焊缝的检验10.2.1 为探测纵向缺陷斜探头垂直于焊缝中心线在探伤

19、面上作锯齿型扫查见图 11.探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊缝截面及热影响区.在保持探头垂直焊缝作前后移动的同时还应作 10-15的左右转动.10.2.2 为探测焊缝及热影响区的横向缺陷应进行平行和斜平行扫查.a. B 级检验时可寅 边缘使探头与焊缝中心线成 10-20作斜平行的扫查图12b. C 级检验时可将探头放在焊缝及热影响区上作两个方向的平行扫查图 13焊缝母材厚度超过 100mm 时应在焊缝的两面作平行扫查或者采用两种角度探头45和 60或 45和 70并用作单面两个方向的平行扫查亦可用两个 45探头作串列式平行扫查c. 对电渣焊缝还应增加与焊缝中心线成 45的斜向扫查.10.2

20、.3 为确定缺陷的位置、方向、形状、观察缺陷动态波 形或区分缺陷讯号与伪讯号可采用前后、左右、转角、环绕等四种探头基本扫查方式图 14.10.3 曲面工件对接焊缝的检验10.3.1 探伤面为曲面时应按 6.2.3 和 9.1.3 条的规定选用对比试块并采用10.2 条的方法进行检验C 级检验时受工件几何形状限制横向缺陷探测无法实施时应在检验记录中予以注明.10.3.2 环缝检验时对比试块的曲率半径为探伤面曲率半径 0.9-1.5 倍的对比试块均可采用.探测横向缺陷时按 10.3.3 条的方法进行.10.3.3 纵缝检验时对比试块的曲率半径与探伤面曲率半径之差应小于 10.10.3.3.1 根据

21、工件的曲率和材料厚度选择探头角度并考虑几何临界角的限制确保声束能扫查到整个焊缝厚度.条件允许时声束在曲底面的入射角度不应超过 70.10.3.3.2 探头接触面修磨后应注意探头入射点和折射角或 K 值的变化并用曲面试块作实际测定.10.3.3.3 当 R 大于 W2/4 采用平面对比试块调节仪器时检验中应注意到荧光屏指示的缺陷深度或水平距离与缺陷实际的径向埋藏深度或水平距离孤长的差异必要时应进行修正.10.4 其他结构焊缝的检验10.4.1 一般原则a.尽可能采用平板焊缝检验中已经行之有效的各种方法b.在选择探伤面和探头时应考虑到检测各种类型缺陷的可能性并使声束尽可能垂直于该结构焊缝中的主要缺

22、陷.10.4.2 T 型接头10.4.2.1 腹板厚度不同时选用的折射角见表 4斜探头在腹板一侧作直射法和一次反射法探伤见图 15 位置 2.10.4.2.2 采用折射角 45K1探头在腹板一侧作直射法和一次反射法探测焊缝及腹板侧热影响区的裂纹图 16.10.4.2.3 为探侧腹板和翼板间未焊透或翼板侧焊缝下层状撕裂等缺陷可采用直探头图 15 位置 1或斜探头图 16 位置 3在翼板外侧探伤或采用折射角45K1探头在翼板内侧作一次反射法探伤图 15 位置 3.10.4.3 角接接头角接接头探伤面及折射角一般按图 17 和表 4 选择.10.4.4 管座角焊缝10.4.4.1 根据焊缝结构形式管

23、座角焊缝的检验有如下五种探侧方法可选择其中一种或几种方式组合实施检验.探测方式的选择应由合同双方商定并重点考虑主要探测对象和几何条件的限制图 18、19.a.在接管内壁表面采用直探头探伤图 18 位置 1b.在容器内表面用直探头探伤图 19 位置 1c.在接管外表面采用斜探头探伤图 19 位置 2d.在接管内表面采用斜探头探伤图 18 位置 3图 19 位置 3e.在容器外表面采用斜探头探伤图 18 位置 2.10.4.4.2 管座角焊缝以直探头检验为主对直探头扫查不到的区域或结构缺陷向性不适于采用直探头检验时可采用斜探头检验斜探头检验应符合 10.4.1 条的规定.10.4.5 直探头检验的

24、规程a.推荐采用频率 2.5Mhz 直探头或双晶直探头探头与工件接触面的尺寸 W 应小于 2Rb.灵敏度可在与工件同曲率的试块上调节也可采用计算法或 DGS 曲线法以工件底面回波调节.其检验等级评定见表 5.11 规定检验11.1 一般要求11.1.1 规定检验只对初始检验中被标记的部位进行检验.11.1.2 探伤灵敏度应调节到评定灵敏度.11.1.3 对所有反射波幅超过定量线的缺?菥范湮恢米畲蠓瓷洳谇蚝腿毕葜甘境?11.2 最大反射波幅的测定11.2.1 对判定为缺陷的部位采取 10.2.3 条的探头扫查方式、增加探伤面、改变探头折射角度进行探测测出最大反射波幅并与距离-波幅曲线作比较确定波

25、幅所在区域.波幅测定的允许误差为 2DB.11.3 位置参数的测定11.3.1 缺陷位置以获得缺陷最大反射波的位置来表示根据相应的探头位置和反射波在荧光屏上的位置来确定如下全部或部分参数.a.纵坐标 L 代表缺陷沿焊缝方向的位置.以检验区段编号为标记基准点即原点建立坐标.坐标正方向距离 L 表示缺陷到原点之间的距离见图 20b.深度坐标 h 代表缺陷位置到探伤面的垂直距离mm.以缺陷最大反射波位置的深度值表示c.横坐标 q 代表缺陷位置离开焊缝中心线的垂直距离可由缺陷最大反射波位置的水平距离或简化水平距离求得.11.3.2 缺陷的深度和水平距离或简化水平距离两数值中的一个可由缺陷最大反射波在荧

26、光屏上的位置直接读出另一数值可采用计算法、曲线法、作图法或缺陷定位尺求出.11.4 尺寸参数的测定应根据缺陷最大反射波幅确定缺陷当量值 或测定缺陷指示长度l.11.4.1 缺陷当量 用当量平底孔直径表示主要用于直探头检验可采用公式计算DGS 曲线试块对比或当量计算尺确定缺陷当量尺寸.11.4.2 缺陷指示长度l 的测定推荐采用如下二种方法.a.当缺陷反射波只有一个高点时用降低 6dB 相对灵敏度法测长见图 21b.在测长扫查过程中如发现缺陷反射波峰值起伏变化有多个高点则以缺陷两端反射波极大值之间探头的移动长度确定为缺陷指示长度即端点峰值法见图22.12 缺陷评定12.1 超过评定线的信号应注意

27、其是否具有裂纹等危害性缺陷特征如有怀疑时采取改变探头角度增加探伤面、观察动态波型、结合结构工艺特征作判定如对波型不能准确判断时应辅以其他检验作综合判定.12.2 最大反射波幅位于区的缺陷其指示长度小于 10mm 时按 5mm 计.12.3 相邻两缺陷各向间距小于 8mm 时两缺陷指示长度之和作为单个缺陷的指示长度.13 检验结果的等级分类13.1 最大反射波幅位于区的缺陷根据缺陷指示长度按表 6 的规定予以评级.13.2 最大反射波幅不超过评定线的缺陷均应为级.13.3 最大反射波幅超过评定线的缺陷检验者判定为裂纹等危害性缺陷时无论其波幅和尺寸如何均评定为级.13.4 反射波幅位于区的非裂纹性

28、缺陷均评为级.13.5 反射波幅位于区的缺陷无论其指示长度如何均评定为级.13.6 不合格的缺陷应予返修返修区域修后返修部位及补焊受影响的区域应按原探伤条件进行复验复探部位的缺陷亦应按 12 章评定.14 记录与报告14.1 检验记录主要内容:工件名称、编号、焊缝编号、坡口形式、焊缝种类、母材材质、规格、表面情况、探伤方法、检验规程、验收标准、所使用的仪器、探头、耦合剂、试块、扫描比例、探伤灵敏度.所发现的超标缺陷及评定记录检验人员及检验日期等.反射波幅位于区其指示长度小于表 6 的缺陷也应予记录.14.2 检验报告主要内容:工件名称、合同号、编号、探伤方法、探伤部位示意图、检验范围、探伤比例收标准、缺陷情况、返修情况、探伤结论、检验人员及审核人员签字等.14.3 检验记录和报告应至少保存 7 年.14.4 检验记录和报告的推荐格式见附录 F. 附录 A 标准试块的形状和尺寸 补充件注:尺寸公差0.1各边垂直度不大于 0.05C 面尺寸基准面上部各折射角刻度尺寸值见表 A1下部见表 A2. 附录 B .