超声波检测工艺规程.docx

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超声波检测工艺规程

超声波检测工艺规程

1目的

本规程规定了检测人员的资格、仪器探头试块、检测范围、方法和质量分级等。

2适用范围

2.1本规程采用A型脉冲反射式超声探伤仪器对钢板、锻件和焊缝进行检测。

2.2本规程依据JB4730的要求编写。

符合《容规》和GB150的要求。

2.3检测工艺卡是本规程的补充，必要时由II级人员按合同要求编制，其检测参数规定的更具体。

3引用标准

JB4730《压力容器无损检测》

GB150《钢制压力容器》

JB4126《超声检测用试块的制造和控制》

ZBJ04001《A型脉冲反射式超声波探伤系统工作性能测试方法》

ZBY230《A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》

ZBY232《超声探伤用1号标准试块技术条件》

ZBY231《超声探伤用探头性能测试方法》

4通用规则

4.1检测人员

4.1.1检测人员必须经过培训，按《锅炉压力容器无损检测人员资格考核规则》的要求，经理论和实际考试合格，取得相应等级资格证书的人员担任。

检测由II级以上人员进行，I级人员仅做检测的辅助工作。

4.1.2检测员人员必须每年检查一次身体，其矫正视力不低于1.0。

4.2仪器、探头和试块

现使用的仪器为汕头超声仪器厂生产的CTS-22和CTS-26型仪器和探头。

4.2.1仪器

1）仪器和探头的组合灵敏度：

在达到所检工件最大声程时，其灵敏度余量应≥10dB。

2）衰减器精度：

任意相邻12dB误差在±1dB以内，最大累计误差不超过1dB。

3）水平线性：

水平线性误差不大于1%。

4）垂直线性：

在荧光屏满刻度的80%范围内呈线性显示。

垂直线性误差不大于5%。

4.2.2探头

1）晶片有效面积除另有规定外一般不应超过50mm，且任意一边长不大于25mm。

2）单斜探声束轴线水平偏离角不应大于2°，主声束垂直主方向不应有明显的双峰。

3）直探头的远场分辨力应大于或等30dB，斜探头的远场分辨力应大于或等于6dB。

仪器和探头的系统性应按ZBJ04001和ZBY231的规定进行测试。

4.2.3试块

1）试块应采用与被检工件相同或近似声学的材料制成，该材料用直探头检测时，不得有大于φ2mm平底孔当量直径的缺陷。

2）试块的制造要求应符合中ZBY232和JB4126的规定。

3）现场检测时，也可采用其它型式的等效试块。

4.3检测的一般方法

4.3.1检测复盖率

检测时，探头的每次扫查复盖率应大于探头直径的15%。

4.3.2探头的移动速度

探头的扫查速度不应超过150mm/s。

当采用自动报警装置扫查时，不受此限。

4.3.3扫查灵敏度

扫查灵敏度至少比基准度高6dB。

4.3.4耦合剂

采用机油、桨糊、甘油和水等透声性好，且不损伤检测表面的耦合剂。

。

4.3.5检测面

1）检测面和检测范围的确定原则上应保证检查到工件被检部分的整个面积。

对于钢板和锻件应检查到整个工件；而对熔接焊缝应检查到整条焊缝。

2）检测面应经外观检查合格，所有影响超声检测的锈蚀、飞溅和污物都应予以清除，其表面粗糙度应符合检测要求。

4.3.6校准

校准应在基准试块上进行，校准中应使超声主声束垂直对准反射体的轴线，以获得稳定的和最大的反射信号。

4.

在仪器开始使用时，应对仪器的水平线性进行测定，测定方法按ZBY230的规定进行。

在使用过程中，每隔三个月至少应对仪器的水平线和垂直线性进行一次测定。

4.3.6.2探头校准

1）在探头开始使用时，应对探头进行一次全面的性能校准。

测定方法按ZBY231的有关规定进行。

2）斜探头校准

使用前，斜探头至少应进行前沿距离、K值、主声束偏离、灵敏度余量和分辩力等的校准。

使用过程中，每个工作日应校准前沿距离、K值和主声束偏离。

3）直探头校准

直探头的灵敏度余量和分辩力应每隔一个月检查一次。

4.3.6.3仪器和探头系统的复核

1）复核时机

每次检测前均应对扫描线、灵敏度进行复核，遇有下述情况应随时对其进行重新核查：

a.校准后的探头、耦合剂和仪器调节旋纽发生改变时；

b.开路电压波运或者检测者怀疑灵敏度有变化时；

c.连续工作4小时以上时；

d工作结束时。

2）扫描量程的复核

如果距离一波幅曲线上任意一点在扫描线上的偏移超过扫描读数的10%，则扫描量程应予以修正，并在检测记录中加以说明。

3）距离一波幅曲线的复核

复核时，校核应不少一于3点。

如曲线上任何一点幅度下降2dB，则应对上一次以来所有的检测结果进行复验；如幅度上升2dB，则应对所有的记录信号进行重新评定。

4.4报告和资料的存档

按厂统一表样由II级以上人员填写报告，经责任工程师认可。

钢板、锻件送委托人转检验处存档；压力容器焊缝检测报告，与其它检测报告一起交检验处存档。

资料存档不少于7年。

5压力容器钢板超声检测

5.1检测范围和一般要求

本条适用于板厚为6-250mm的钢制压力容器用板材的超声检测和缺陷等级评定。

奥氏体钢板材的超声检测也可参照本条执行。

5.2探头选用

探头的选用应按表1的规定执行

5.3标准试块

5.3.1用双晶直探头检测壁厚小于或等于20mm的钢板时，采用标准试块如图1所示。

5.3.2用单直探头检测板厚大于20mm的钢板时，标准试块应符合图2和表2的规定。

试块厚度应与检钢厚度相近。

5.4检测灵敏度

5.4.1板厚小于或等20mm时，用图1所示的试块将工件等厚部位第一次底波高度调整到满刻度的50%，再提高10dB作为检测灵敏度。

5.4.2板厚大于20mm时，应将图2所示的试块平底孔第一次反射波高调整到满刻度的50%作为检测灵敏度。

表1探头选用

板厚

（mm）

采用探头

公私频率

探头晶片尺寸

双晶探头

单晶直探头

6-20

双晶探头

5MHz

晶片面积不小于150mm2

＞20-250

单晶直探头

2.5MHz

____

圆晶片直径为14-25mm，或方晶片面积不小于200mm2

表2

试块编号

被检钢板厚度

检测面平底孔的距离S

试块厚度T

1

＞20-40

15

≥20

2

＞40-60

30

≥40

3

＞60-100

50

≥65

4

＞100-160

90

≥110

5

＞160-200

140

≥170

6

＞200-250

190

≥220

图2板厚大于20mm单直探头检测用试

5.

5.5检测方法

5.5.1检测面

可选钢板的任一轧制平面进行检测。

若检测人员认为需要或设计上有要求时，也可对钢板的上下两轧制平面分别进行检测。

5.5.2扫描方式

图3探头搜查示意图

1）探头沿垂直于钢板压延方向，间距为100ｍｍ的平行线进行扫查。

在钢板坡口预定线两侧各50mm（当板厚超过100mm，以板厚的一半为准）内应作100%扫查，扫查示意图3。

2）根据合同、技术协议书或图样的要求，也可进行其它形式的扫查。

5.6缺陷记录

5.6.1在检测过程中，发现下列三种情况之一者作为缺陷：

1）缺陷第一次反射波（F1）波高大于或等于波刻度的50%，即F1≥50%者。

2）当底面第一次反射波（B1）波高未达到满刻度，此时第一次反射波（F1）波高与波底面第一次反射波（B1）波高之比大于或等于50%，即B1＜100%，而F1/B1≥50%者。

3）当底面第一次反射波（B1）波高低于满刻度的50%，即B1＜50%者。

5.6.2缺陷的边界或指示长度的测定方法

1）检出缺陷后，应在它的周围继续检测，以确定缺陷的延伸。

2）用双晶直探头确定缺陷的边界或指示长度时，探头的移动方向应与探头的声波分割面相垂直，并使缺陷波下降到检测灵敏度条件下荧屏满刻度的25%或使第一次反射波高底面第一次反射波高之比为50%。

此时，探头中心的移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心点即为缺陷的边界点。

两种方法测得的结果以较严重者为准。

3）用单直探头确定缺陷的边界或指示长度时，移动探头，使缺陷波第一次反射波高下降到检测灵敏度条件下荧屏满刻度的25%或使缺陷第一次反射波与底面第一次反射波高之比为50%，此时，探头中心移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心点即为缺陷的边界点。

两种方法测得的结果以较严重者为准。

5）当采用第二次缺陷波和第二次底波来评定缺陷时，检测灵敏度以相应的第二次反射波来校准。

5.7缺陷的评定方法

5.7.1缺陷指示长度的评定规则

一个缺陷按其指示的最大长度作为该缺陷的指示长度。

5.7.2单个缺陷面积的评定规则

1）一个缺陷按其指示的最大面积作为该缺陷的单个指示面积。

当其小于表3的规定时，可不作记录。

2）多个缺陷其相邻间距小于100mm或间距小于相邻小缺陷的指示长度（取其较大值）时，其各块缺陷面积之和作为单位个缺陷指示面积。

5.7.3缺陷面积占有率的评定规则

在任一1m×1m检测面积内，按缺陷面积所占的百分比来确定。

表3

等级

单个缺陷指示长度（mm）

单个缺陷指示

面积cm2

在任一1m×1m检测面积内存在的缺陷面积百分比%

以下单个缺陷指示面积不记cm2

I

＜100

＜25

≤3

＜9

II

＜100

＜100

≤5

＜15

III

＜120

＜100

≤10

＜25

IV

＜150

＜100

≤10

＜25

5.8钢板缺陷等级评定

5.8.1钢板等级划分见表3

5.8.2在坡口预定线两侧各50mm（板厚大于100mm时，以板厚的一半为准）内，缺陷的指示长度大于或等于50mm时，则应判废，不作评级。

5.8.3在检测过程中，检测人员如确认钢板中有白点、裂纹等危害性缺陷存在时，则应判废，不作评级。

6压力容器锻件超声波检测

6.1检测范围和一般要求

本条适用于压力容器用碳素钢和低合金钢锻件的超声检测和缺陷等级评定。

本条不适用于奥氏体钢等粗晶材料的超声检测，也适用于内外半径之比小于80%的环形和筒形锻件的周向横波检测。

6.2试块

6.2.1纵波直探头标准试块

试块应采用CS1和CS2试块，也可自行加工，其形状和尺寸按表4和图4的规定。

表4纵波直探头采用的标准试块尺寸mm

L

56

100

150

200

D

50

60

80

80

6.2.2纵波双晶直探头标准试块

1）工件检测距离小于45mm时，应采用纵波双晶直探头试块。

2）纵波双晶直探头标准试块的形状和尺寸按图5和表5的规定。

图4纵波直探头标准试块

图5纵波双晶直探头标准试块

表5纵波双晶直探头标准试块尺寸

序号

φ2

φ3

φ4

φ6

检测距离L

1

2

3

4

5

6

7

8

9

5

10

15

20

25

30

35

40

45

6.2.3检测面是曲面时，应采用对比试块来测定由于曲率不同而引起的声能损失，其形状和尺寸按图6所示。

6.3检测时机

原则上应安排在热处理后，槽、孔、台阶加工前进行。

若热处理后锻件形状不适合超声检测时也可在热处理前进行，但在热处理后仍对锻件进行尽可能完全的检测。

检测面的表面粗糙度Ra为6.3μm。

6.4检测方法

锻件一般应进行纵波检测。

对筒形锻件还应进行横波检测，但扫查部位和验收标准应由供需双方商定

图6曲面对比试块

6.4.1横波检测

横波检测应按附录A（补充件）的要求进行。

6.4.2纵波检测

1）原则上应从两个相互垂直的方向进行检查，尽可能地检测到锻件的全体积。

主要检测方向如图7所示。

其它形状的锻件也可参照执行。

2）锻件厚度超过400mm时，应从相对两端面进行100%的扫查。

6.5检测灵敏度的确定

6.5.1纵波直探头检测灵敏度的确定

当被检部位的厚度大于或等于探头的三倍近场区时，原则上可选用底波计算法确定检测灵敏度。

对由于几何形状所限，不能获得底波或壁厚小于探头的三倍近场区时，可直接采用试块法来确定检测灵敏度。

6.5.2纵波双晶直探头检测灵敏度的确定

根据需要选择不同直径平底孔的试块，并依次测试一组不同检测距离的平底孔（至少三个）。

调节衰减器，使其中最高的回波幅度达到满刻度的80%。

不改变仪器的参数，测出其它平底孔回波的最高点，将其标在荧光屏上，连接这些点，即是对应于不同直径平底孔的纵波双晶直探头的距离一波幅曲线，并以此作为检测灵敏度。

6.5.3检测灵敏度一般不低于最大检测距离处的￠2mm平底孔当量直径。

6.6工件质衰减系数的测定

6.6.1在工件无缺陷完好区域，选取三处检测面与底面平行且有代表性的部位，调节仪器使第一次底面回波幅度（B1）为满刻度的50%，记录此时衰减器的读数，再调衰减器，使第二次底面回波幅度（B2）为满刻度的50%，两次衰减器读数之差即为（B1-B2）的dB的差值。

6.6.2衰减系数的计算公式：

a=

式中：

a—衰减系数，dB/m（单程）

（B1-B2）—两次衰减器的读数之差，dB

T—工件检测厚度，mm

6.6.3工件上三处衰减系数的平均值即为该工件的衰减系数。

6.7缺陷当量的确定

6.7.1采用AVG曲线及计算法确定缺陷当量。

对于三倍近场区内的缺陷，可采用单直探头或双晶直探头的距离一波幅曲线来确定缺陷当量。

也可采用其它等效方法来确定。

6.7.2计算缺陷当量时，当材质衰减系数超过4dB/m，应考虑修正。

6.8缺陷记录

6.8.1记录当量直径超过φ4mm的单个缺陷的波幅和位置。

6.8.2密集性缺陷：

记录密集性缺陷中最大当量缺陷的位置和分布。

饼形锻件应记录大于或等于φ4mm当量直径的缺陷密集区，其它锻件应记录大于或等于φ3mm当量直径的缺陷密集区。

缺陷密集区面积以50mm×50mm的方块作为最小量度单位，其边界可以6dB法决定。

应按表7要求记录底波降低量。

6.9缺陷等级评定

6.9.1单个缺陷的等级评定见表6。

6.9.2底波降低量的等级评定见表7。

6.9.3密集区缺陷等级评定见表8。

6.9.4表6、表7和表8的等级应作为独立的等级分别使用。

6.9.5如果工件的材质衰减对检测结果有较大的影响，应重新进行热处理。

6.9.6如果被检测人员判定为危害性缺陷时，可以不受上述条文的限制。

图7检测方向（垂直检测法）

注：

↑为必须检测方向；※为参考检测方向

表6单个缺陷的等级评定

等级

I

II

III

IV

V

缺陷当量直径

≤φ4

φ4-

（＞0-8dB）

φ4+

（＞8-12dB）

φ4+

（＞12-16dB）

＞φ4+16dB

表7由缺陷引起底波降低量的等级评定

等级

I

II

III

IV

V

底波降低量

BG/BF

≤8

＞8-14

＞14-20

＞20-26

＞26

注：

本表仅适用于程大于一倍近场区的缺陷。

表8密集区缺陷的等级评定

等级

I

II

III

IV

V

密集区缺陷占检测总面积的百分比%

0

＞0-5

＞5-10

＞10-20

＞20

6.9.7锻件修补后，应按本标准的要求进行检测和评定

7钢制压力容器焊缝超声波检测

7.1检测范围和一般要求

本条规定了焊缝缺陷的超声检测方法及检验结果的等级评定。

本条适用于母材厚度为8-120mm全焊透熔化焊钢对接焊缝和管座角焊缝的超声检测。

本条不适用于铸钢及奥氏体钢焊缝，外径小于159mm的钢管对接焊缝，内径小于或等于200mm的管座角焊缝，也不适用于外径小于250mm或内外径之比小于80%的纵向焊缝检测。

7.2试块

7.

7.2.2采用的标准试块为CSK-IA、CSK-IIA和CSK-IIIA。

其形状和尺寸应分别符合图8、图9和图10。

7.2.3CSK-IA、CSK-IIA和CSK-IIIA试块适用壁厚范围为8-120mm的焊缝，在满足灵敏度要求时，也可采用其它形式的等效试块。

7.2.4检测曲面工件时，如检测面曲率半径R小于等于W2/4（W为探头接触面宽度，环缝检测时为探头宽度，纵缝检测时为探头长度）时，应采用与检测面曲率相同的对比试块。

一个对比试块可检其0.9～1.5倍的工件。

7.3检测准备

图8CSK—ⅠA试块

7.3.1检测面

1）压力容器焊缝检测一般采用一种K值探头，利用一次反射法在焊缝的单面双侧对整个焊接接头进行检测。

当母材厚度大于46mm时，利用双面双侧直射波检测。

对于要求比较高的焊缝，根据实际需要也可将焊缝余高磨平，直接在焊缝上检测。

2）检测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，这个区域最小为10mm。

3）探头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢、及其它杂质。

检测表面平整光滑，便于探头的自由扫查，其表面粗糙度Ra应为6.3μm，一般应进行打磨。

a.采用一次反射法检测时，探头移动区不小于1.25P；

P=2TK

式中：

P—跨距，mm，

T—母材厚度，mm，

K—探头K值，

b.采用直射法检测时，探头移动区不小于0.75P；

4）去除余高的焊缝，应将余高打磨到与母材平齐。

保留余高的焊缝，如果焊缝表面有咬边、较大的隆起和凹陷等也应进行适当的修磨，并作圆滑过渡，以免影响检验结果的评定。

图9CSK—ⅡA试块

L—试块长度，由使用的声程确定；

T—试块厚度，由被检材料厚度确定；

I—标准孔位置，由被检材料厚度确定；根据检测需要可在试块上添加标准孔；

图10CSK—ⅢA试块

7.3.2探头K值

斜探头K值选取可参照表9的规定。

条件允许时，应尽量采用较大K值探头。

表9推荐应用的斜探头K值

板厚Tmm

K

8～25

＞25～46

＞46～120

＞120～300

3.0～2.0

2.5～1.5

2.0～1.0

2.0～0

7.3.3母材的检验

斜探头扫查声束通过的母材区域，应先用直探头检测，以便检测是否有影响斜探头检测结果的分层或其它种类缺陷存在。

该项检测仅作记录，不属于对母材的验收检测。

母材检测的规程要点如下：

1）方法：

接触式脉冲反射法，采用频率2～5MHZ的直探头，晶片10～25mm；

2）灵敏度：

将无缺陷处第二次底波调节为荧光屏满刻度的100%；

3）记录：

凡缺陷信号幅度超过荧光屏满刻度20%的部位，应在工件表面作出标记，并予以记录。

7.4距离一波幅曲线的绘制

7.4.1距离一波幅曲线按所用探头和仪器在试块上实测的数据绘制而成，该曲线由评定线，定量线和判废线组成，评定线与定量之间（包括评定线）为Ⅰ区，定量线与判废线之间（包括定量线）为Ⅱ区，判废线及其以上区为Ⅲ区。

如图11所示。

7.4.2距离一波幅曲线的灵敏选择

1）壁厚为8～120mm的焊缝，其距离—波幅曲线灵敏按表10的规定。

2）直探头的距离一波幅曲线灵敏度按表11的规定。

距离—

3）检测横向缺陷时，应将各线灵敏度均提高6dB。

4）检测面曲率半径R小于或等于W2/4时，距离—波幅曲线的绘制应在曲面对比试块上进行。

5）工件的表面耦合损失和材质衰减应与试块相同。

6）搜查灵敏度不低于最大声程处的评定线灵敏度。

图11距离—波幅曲线

表10距离—波幅曲线的灵敏度

试块型式

板厚mm

评定线

定量线

判废线

CSK—ⅡA

8～46

＞46～120

Φ2×40—18dB

Φ2×40—14dB

Φ2×40—12dB

Φ2×40—8dB

Φ2×40—4dB

Φ2×40+2dB

CSK—ⅢA

8～15

＞15～46

＞46～120

Φ1×6—12dB

Φ1×6—9dB

Φ1×6—6dB

Φ1×6—6dB

Φ1×6—3dB

Φ1×6

Φ1×6+2dB

Φ1×6+5dB

Φ1×6+10dB

表11直探头距离—波幅曲线的灵敏度

评定线

定量线

判废线

Φ2mm平底孔

Φ3mm平底孔

Φ6mm平底孔

7.5检测方法

7.5.1平板对接焊缝的检测

1）为检测纵向缺陷，原则上采用一种K值探头或两种K值探头在焊缝的单面双侧进行检测。

母材厚度大于46mm时，采用双面双侧检测，如受几何条件限制，也可在焊缝双面单侧采用两种K值探头进行检测。

斜探头就应垂直于焊缝中心线放置在检测面上，作锯齿形扫查，见图12。

探头前后移动范围应保证扫查到全部焊缝截面。

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。

图12锯齿型扫查

2）为检测焊缝及热影响区的横向缺陷应进行平行和斜平行扫查。

检测时，可在焊缝两侧边缘使探头与焊缝中心线成10°～20°作斜平行搜查。

见图13。

焊缝余高磨平时，可将探头放在焊缝及热影响区上作两个方向的平行扫查，见图14。

焊缝母材超过100mm时，应在焊缝的两面作平行扫查或采用两种K值探头（K1和K1.5或K1和K2并用）作单面两个方向的平行扫查；对电渣焊缝还应增加与焊缝中心线成45°的扫查。

图13余平行扫查图14平行扫查

3）为确定缺陷的位置、方向和形状。

观察缺陷动态波形和区分缺陷信号或伪缺陷信号，可采用前后、左右、转角、环绕等四种探头基本扫查方法，见图15。

图15四种探头基本扫查方法

7.5.2曲面工件对接焊缝的检测

1）检测面为曲面时，可尽量按平板对接焊缝的检测方法进行检测。

对于受几何形状限制，无法检测的部位应予以记录。

2）纵向检测时，对比试块的曲率半径与检测面曲率半径之差应小于10％。

a.根据工件的曲率和材料厚度选择探头K值，并考虑几何临界角的限制，确保声束能扫查到整个焊缝。

b.板探头接触面修磨后，应注意探头入射点和K值的变化，并用曲线试块作实际测定。

c.当检测面曲率半径R大于W2/4且采用平面对比试块调节仪器时，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弧长的差异，必要时进行修正。

3）环缝检测时对比块的曲率半径应为检测面曲率半径0.9～1.5倍。

7.5.3管座角焊缝的检测

1）一般原则

在选择检测面和探头时应考虑到各种类型缺陷的可能性，并使声束尽可能垂直于该焊接结构中的主要缺陷。

2）检测方式

根据焊缝结构形式，管座角焊缝的检测有五种探测方式，可选择其中一种或几种方式组合实施检测。

检测方式的选择应由合同双方商定，并考虑检测主要检测对象和几何条件的限制。

（图16、图17）。

图16插入式管座角焊缝图17安放式管座角焊缝

a.在接管内壁采用直探头检测，见图16位置1。

b.板在容器内壁采用直探头检测，见图17位置1。

c在接管外壁采用斜探头检测，见图17位置2。

d在接管内壁采用斜探头检测，见图16位置3和图17位置3。

e在容器外壁采用斜探头检测，见图16位置2。

3）

7.6缺陷定量检测

7.6.1灵敏度应调到定量线灵敏度。

7.6.2对所有反射波超过定量线的缺陷，均应确定其位置、最大反射波幅和缺陷当量。

7.6.3缺陷当量

应根据缺陷最大反射波幅确定缺陷当量直径￠或缺陷指示ΔL。

1）缺陷当量直径￠，用当量平底孔直径表示，主要用于直探头检测，可采用公式计算距离—波幅曲线和试块对比来确定缺陷当量尺寸。

2）缺陷指示长度ΔL的测定采用以下方法：