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29990513051123超声检测

JB

中华人民共和国行业标准

JB4730.3—2005

代替JB4730—1994部分

承压设备无损检测

第3部分：

超声检测

NondestructiveTestingofPressureEquipments—

Part3：

UltrasonicTesting

2005-07-26发布2005-11-01实施

国家发展和改革委员会发布

目次

前言……………………………………………………………………………………………………………66

1范围…………………………………………………………………………………………………………67

2规范性引用文件……………………………………………………………………………………………67

3一般要求……………………………………………………………………………………………………67

4承压设备用原材料、零部件的超声检测和质量分级……………………………………………………69

5承压设备对接焊接接头超声检测和质量分级……………………………………………………………85

6承压设备管子、压力管道环向对接焊接接头超声检测和质量分级……………………………………103

7在用承压设备超声检测……………………………………………………………………………………108

8超声检测报告………………………………………………………………………………………………110

附录A（规范性附录）双晶直探头性能要求……………………………………………………………112

附录B（规范性附录）承压设备用钢板超声横波检测…………………………………………………114

附录C（规范性附录）承压设备用钢锻件超声横波检…………………………………………………116

附录D（规范性附录）承压设备全熔化焊用高压无缝钢管轴向横波检测……………………………118

附录E（规范性附录）承压设备用奥氏体钢锻件斜探头检测…………………………………………120

附录F（规范性附录）声能传输损耗差的测定…………………………………………………………121

附录G（规范性附录）6mm～8mm钢制承压设备对接焊接接头超声检测和质量分级…………………123

附录H（规范性附录）回波动态波形……………………………………………………………………125

附录I（规范性附录）缺陷测高方法

（一）采用端点衍射波法测定缺陷自身高度…………………130

附录J（规范性附录）缺陷测高方法

（二）采用端部最大回波法测定缺陷自身高度………………135

附录K（规范性附录）缺陷测高方法（三）采用6dB法测定缺陷自身高度…………………………138

附录L（规范性附录）缺陷类型识别和性质估判………………………………………………………140

附录M（资料性附录）钛制承压设备对接焊接接头超声检测和质量分级……………………………142

附录N（资料性附录）奥氏体不锈钢对接焊接接头超声检测和质量分级……………………………145

前言

JB/T4730.1～4730.6-2005《承压设备无损检测》分为以下六个部分：

——第1部分：

通用要求；

——第2部分：

射线检测；

——第3部分：

超声检测；

——第4部分：

磁粉检测；

——第5部分：

渗透检测；

——第6部分：

涡流检测。

本部分为JB/T4730.1～4730.6-2005的第3部分：

超声检测。

本部分主要根据国内多年的研究成果和应用经验，参考ASME《锅炉压力容器规范》第Ⅴ篇和JIS标准规范以及行业反馈意见进行修订。

本部分与JB4730-1994相比主要变化如下：

1.对壁厚小于3倍近场区工件材质衰减系数公式进行修正；增加了奥氏体不锈钢和双相不锈钢钢板、铝及铝合金板材、钛及钛合金板材超声检测内容；统一了爆炸和轧制复合钢板超声检测内容。

2.将钢制承压设备对接焊接接头超声检测范围扩大到6mm～400mm，对对接焊接接头超声检测试块进行了局部调整；增加了钢制承压设备对接焊接接头超声检测等级分类的内容；增加了T型焊接接头以及奥氏体不锈钢承压设备对接焊接接头的超声检测内容。

3.增加了壁厚大于或等于4mm，外径为32mm～159mm或壁厚为4mm～6mm，外径大于或等于159mm的钢制承压设备管子、压力管道环向对接接头超声检测内容；增加了壁厚大于或等于5mm，外径为80mm～159mm或壁厚为5mm～8mm，外径大于或等于159mm的铝及铝合金环向对接焊接接头超声检测内容。

4.增加了在用承压设备超声检测内容。

本部分附录A至附录L为规范性附录；附录M、附录N为资料性附录。

本部分由全国锅炉压力容器标准化技术委员会（SAC/TC262）提出。

本部分由全国锅炉压力容器标准化技术委员会（SAC/TC262）归口。

本部分主要起草人：

袁榕、姚志忠、康纪黔、阎长周、肖家伟、许遵言、潘荣宝、陈程玉。

承压设备无损检测

第3部分：

超声检测

1范围

JB/T4730的本部分规定了承压设备采用A型脉冲反射式超声波探伤仪检测工件缺陷的超声检测方法和质量分级要求。

本部分适用于金属材料制承压设备用原材料、零部件和焊接接头的超声检测，也适用于金属材料制在用承压设备的超声检测。

与承压设备有关的支承件和结构件的超声检测，也可参照本部分使用。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过JB/T4730的本部分的引用而成为本部分的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。

JB/T4730.1承压设备无损检测第1部分：

通用要求

JB/T7913—1995超声波检测用钢制对比试块的制作与校验方法

JB/T9214—1999A型脉冲反射式超声波探伤系统工作性能测试方法

JB/T10061—1999A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件

JB/T10062—1999超声探伤用探头性能测试方法

JB/T10063—1999超声探伤用1号标准试块技术条件

3一般要求

3.1超声检测人员

超声检测人员的一般要求应符合JB/T4730.1的有关规定。

3.2检测设备

3.2.1超声检测设备均应具有产品质量合格证或合格的证明文件。

3.2.2探伤仪、探头和系统性能

3.2.2.1探伤仪

采用A型脉冲反射式超声波探伤仪，其工作频率范围为0.5MHz～10MHz，仪器至少在荧光屏满刻度的80%范围内呈线性显示。

探伤仪应具有80dB以上的连续可调衰减器，步进级每档不大于2dB，其精度为任意相邻12dB误差在±1dB以内，最大累计误差不超过1dB。

水平线性误差不大于1%，垂直线性误差不大于5%。

其余指标应符合JB/T10061的规定。

3.2.2.2探头

3.2.2.2.1晶片面积一般不应大于500mm2，且任一边长原则上不大于25mm。

3.2.2.2.2单斜探头声束轴线水平偏离角不应大于2°，主声束垂直方向不应有明显的双峰。

3.2.2.3超声探伤仪和探头的系统性能

3.2.2.3.1在达到所探工件的最大检测声程时，其有效灵敏度余量应不小于10dB。

3.2.2.3.2仪器和探头的组合频率与公称频率误差不得大于±10%。

3.2.2.3.3仪器和直探头组合的始脉冲宽度（在基准灵敏度下）：

对于频率为5MHz的探头，宽度不大于10mm；对于频率为2.5MHz的探头，宽度不大于15mm。

3.2.2.3.4直探头的远场分辨力应不小于30dB，斜探头的远场分辨力应不小于6dB。

3.2.2.3.5仪器和探头的系统性能应按JB/T9214和JB/T10062的规定进行测试。

3.3超声检测一般方法

3.3.1检测准备

3.3.1.1承压设备制造、安装和在用检验中，超声检测的检测时机及抽检率的选择等应按相关法规、标准及有关技术文件的规定。

3.3.1.2所确定检测面应保证工件被检部分均能得到充分检查。

3.3.1.3焊缝的表面质量应经外观检测合格。

所有影响超声检测的锈蚀、飞溅和污物等都应予以清除，其表面粗糙度应符合检测要求。

表面的不规则状态不得影响检测结果的正确性和完整性，否则应做适当的处理。

3.3.2扫查覆盖率

为确保检测时超声声束能扫查到工件的整个被检区域，探头的每次扫查覆盖率应大于探头直径的15%。

3.3.3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。

3.3.4扫查灵敏度

扫查灵敏度通常不得低于基准灵敏度。

3.3.5耦合剂

应采用透声性好，且不损伤检测表面的耦合剂，如机油、浆糊、甘油和水等。

3.3.6灵敏度补偿

a）耦合补偿。

在检测和缺陷定量时，应对由表面粗糙度引起的耦合损失进行补偿。

b）衰减补偿。

在检测和缺陷定量时，应对材质衰减引起的检测灵敏度下降和缺陷定量误差进行补偿。

c）曲面补偿。

对探测面是曲面的工件，应采用曲率半径与工件相同或相近的试块，通过对比试验进行曲率补偿。

3.4系统校准和复核

3.4.1一般要求

系统校准应在标准试块上进行，校准中应使探头主声束垂直对准反射体的反射面，以获得稳定和最大的反射信号。

3.4.2仪器校准

每隔3个月至少对仪器的水平线性和垂直线性进行一次测定，测定方法按JB/T10061的规定。

3.4.3新购探头测定

新购探头应有探头性能参数说明书，新探头使用前应进行前沿距离、K值、主声束偏离、灵敏度余量和分辨力等主要参数的测定。

测定应按JB/T10062的有关规定进行，并满足其要求。

3.4.4检测前仪器和探头系统测定

3.4.4.1使用仪器—斜探头系统，检测前应测定前沿距离、K值和主声束偏离，调节或复核扫描量程和扫查灵敏度。

3.4.4.2使用仪器—直探头系统，检测前应测定始脉冲宽度、灵敏度余量和分辨力，调节或复核扫描量程和扫查灵敏度。

3.4.5检测过程中仪器和探头系统的复核

遇有下述情况应对系统进行复核：

a）校准后的探头、耦合剂和仪器调节旋钮发生改变时；

b）检测人员怀疑扫描量程或扫查灵敏度有变化时；

c）连续工作4h以上时；

d）工作结束时。

3.4.6检测结束前仪器和探头系统的复核

a）每次检测结束前，应对扫描量程进行复核。

如果任意一点在扫描线上的偏移超过扫描线读数的10%，则扫描量程应重新调整，并对上一次复核以来所有的检测部位进行复检。

b）每次检测结束前，应对扫查灵敏度进行复核。

一般对距离—波幅曲线的校核不应少于3点。

如曲线上任何一点幅度下降2dB，则应对上一次复核以来所有的检测部位进行复检；如幅度上升2dB，则应对所有的记录信号进行重新评定。

3.4.7校准、复核的有关注意事项

校准、复核和对仪器进行线性检测时，任何影响仪器线性的控制器（如抑制或滤波开关等）都应放在“关”的位置或处于最低水平上。

3.5试块

3.5.1标准试块

3.5.1.1标准试块是指本部分规定的用于仪器探头系统性能校准和检测校准的试块，本部分采用的标准试块有：

a）钢板用标准试块：

CBⅠ、CBⅡ；

b）锻件用标准试块：

CSⅠ、CSⅡ、CSⅢ；

c）焊接接头用标准试块：

CSK-ⅠA、CSK-ⅡA、CSK-ⅢA、CSK-ⅣA。

3.5.1.2标准试块应采用与被检工件声学性能相同或近似的材料制成，该材料用直探头检测时，不得有大于或等于φ2mm平底孔当量直径的缺陷。

3.5.1.3标准试块尺寸精度应符合本部分的要求，并应经计量部门检定合格。

3.5.1.4标准试块的其他制造要求应符合JB/T10063和JB/T7913的规定。

3.5.2对比试块

3.5.2.1对比试块是指用于检测校准的试块。

3.5.2.2对比试块的外形尺寸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。

如果涉及到两种或两种以上不同厚度部件焊接接头的检测，试块的厚度应由其最大厚度来确定。

3.5.2.3对比试块反射体的形状、尺寸和数量应符合本部分的规定。

4承压设备用原材料、零部件的超声检测和质量分级

4.1承压设备用钢板超声检测和质量分级

4.1.1范围

本条适用于板厚为6mm～250mm的碳素钢、低合金钢制承压设备用板材的超声检测和质量分级。

奥氏体钢板材、镍及镍合金板材以及双相不锈钢板材的超声检测也可参照本章执行。

4.1.2探头选用

4.1.2.1探头的选用应按表1的规定进行。

表1承压设备用板材超声检测探头选用

板厚，mm

采用探头

公称频率，MHz

探头晶片尺寸

6～20

双晶直探头

5

晶片面积不小于150mm2

>20～40

单晶直探头

5

φ14～φ20mm

>40～250

单晶直探头

2.5

φ20～φ25mm

4.1.2.2双晶直探头性能应符合附录A（规范性附录）的要求。

4.1.3标准试块

4.1.3.1用双晶直探头检测厚度不大于20mm的钢板时，采用如图1所示的CBⅠ标准试块。

4.1.3.2用单直探头检测厚度大于20mm的钢板时，CBⅡ标准试块应符合图2和表2的规定。

试块厚度应与

被检钢板厚度相近。

如经合同双方协商同意，也可采用双晶直探头进行检测。

图1CBⅠ标准试块

图2CBⅡ标准试块

表2CBⅡ标准试块mm

试块编号

被检钢板厚度

检测面到平底孔的距离s

试块厚度T

CBⅡ-1

>20～40

15

≥20

CBⅡ-2

>40～60

30

≥40

CBⅡ-3

>60～100

50

≥65

CBⅡ-4

>100～160

90

≥110

CBⅡ-5

>160～200

140

≥170

CBⅡ-6

>200～250

190

≥220

4.1.4基准灵敏度

4.1.4.1板厚不大于20mm时，用CBⅠ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作为基准灵敏度。

4.1.4.2板厚大于20mm时，应将CBⅡ试块φ5平底孔第一次反射波高调整到满刻度的50%作为基准灵敏度。

4.1.4.3板厚不小于探头的3倍近场区时，也可取钢板无缺陷完好部位的第一次底波来校准灵敏度，其结果应与4.1.4.2的要求相一致。

4.1.5检测方法

4.1.5.1检测面

可选钢板的任一轧制表面进行检测。

若检测人员认为需要或设计上有要求时，也可选钢板的上、下两轧制表面分别进行检测。

4.1.5.2耦合方式

耦合方式可采用直接接触法或液浸法。

4.1.5.3扫查方式

a）探头沿垂直于钢板压延方向，间距不大于100mm的平行线进行扫查。

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

b）根据合同、技术协议书或图样的要求，也可采用其他形式的扫查。

图3探头扫查示意图

4.1.6缺陷的测定与记录

4.1.6.1在检测过程中，发现下列三种情况之一即作为缺陷：

a）缺陷第一次反射波（F1）波高大于或等于满刻度的50%，即F1≥50%。

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

c）底面第一次反射波（B1）波高低于满刻度的50%，即B1＜50%。

4.1.6.2缺陷的边界范围或指示长度的测定方法

a）检出缺陷后，应在它的周围继续进行检测，以确定缺陷的范围。

b）用双晶直探头确定缺陷的边界范围或指示长度时，探头的移动方向应与探头的隔声层相垂直，并使缺陷波下降到基准灵敏度条件下荧光屏满刻度的25%或使缺陷第一次反射波波高与底面第一次反射波波高之比为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。

c）用单直探头确定缺陷的边界范围或指示长度时，移动探头使缺陷第一次反射波波高下降到基准灵敏度条件下荧光屏满刻度的25%或使缺陷第一次反射波波高与底面第一次反射波波高之比为50%。

此时，探头中心的移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心即为缺陷的边界点。

两种方法测得的结果以较严重者为准。

d）确定4.1.6.1c）中缺陷的边界范围或指示长度时，移动探头（单直探头或双直探头）使底面第一次反射波升高到荧光屏满刻度的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。

e）当板厚较薄，确需采用第二次缺陷波和第二次底波来评定缺陷时，基准灵敏度应以相应的第二次反射波来校准。

4.1.7缺陷的评定方法

4.1.7.1缺陷指示长度的评定规则

单个缺陷按其指示的最大长度作为该缺陷的指示长度。

若单个缺陷的指示长度小于40mm时，可不作记录。

4.1.7.2单个缺陷指示面积的评定规则

a）一个缺陷按其指示的面积作为该缺陷的单个指示面积。

b）多个缺陷其相邻间距小于100mm或间距小于相邻较小缺陷的指示长度（取其较大值）时，以各缺陷面积之和作为单个缺陷指示面积。

c）指示面积不计的单个缺陷见表3。

表3钢板质量分级

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

指示面积不计

cm2

Ⅰ

＜80

＜25

≤3

＜9

Ⅱ

＜100

＜50

≤5

＜15

Ⅲ

＜120

＜100

≤10

＜25

Ⅳ

＜150

＜100

≤10

＜25

Ⅴ

超过Ⅳ级者

4.1.7.3缺陷面积百分比的评定规则

在任一1m×1m检测面积内，按缺陷面积所占的百分比来确定。

如钢板面积小于1m×1m，可按比例折算。

4.1.8钢板质量分级

4.1.8.1钢板质量分级见表3。

4.1.8.2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，应评为Ⅴ级。

4.1.8.3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，应评为Ⅴ级。

4.1.9横波检测

4.1.9.1在检测过程中对缺陷有疑问或合同双方技术协议中有规定时，可采用横波检测。

4.1.9.2钢板横波检测见附录B（规范性附录）进行。

4.2承压设备用钢锻件超声检测和质量分级

4.2.1范围

本条适用于承压设备用碳钢和低合金钢锻件的超声检测和质量分级。

本条不适用于奥氏体钢等粗晶材料锻件的超声检测，也不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。

4.2.2探头

双晶直探头的公称频率应选用5MHz。

探头晶片面积不小于150mm2；单晶直探头的公称频率应选用2～5MHz，探头晶片一般为φ14～φ25mm。

4.2.3试块

应符合3.5的规定。

4.2.3.1单直探头标准试块

采用CSⅠ试块，其形状和尺寸应符合图4和表4的规定。

如确有需要也可采用其他对比试块。

图4CSⅠ标准试块

表4CSⅠ标准试块尺寸mm

试块序号

CSⅠ-1

CSⅠ-2

CSⅠ-3

CSⅠ-4

L

50

100

150

200

D

50

60

80

80

4.2.3.2双晶直探头试块

a）工件检测距离小于45mm时，应采用CSⅡ标准试块。

b）CSⅡ试块的形状和尺寸应符合图5和表5的规定。

图5CSⅡ标准试块

表5CSⅡ标准试块尺寸mm

试块序号

孔径

检测距离L

1

2

3

4

5

6

7

8

9

CSⅡ-1

φ2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

CSⅡ-2

φ3

CSⅡ-3

φ4

CSⅡ-4

φ6

4.2.3.3检测面是曲面时，应采用CSⅢ标准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。

图6CSⅢ标准试块

4.2.4检测时机

检测原则上应安排在热处理后，孔、台等结构机加工前进行，检测面的表面粗糙度Ra≤6.3μm。

4.2.5检测方法

4.2.5.1一般原则

锻件应进行纵波检测，对筒形和环形锻件还应增加横波检测。

4.2.5.2纵波检测

a）原则上应从两个相互垂直的方向进行检测，尽可能地检测到锻件的全体积。

主要检测方向如图7所示。

其他形状的锻件也可参照执行。

b）锻件厚度超过400mm时，应从相对两端面进行100%的扫查。

注：

↑为应检测方向；※为参考检测方向

图7检测方向（垂直检测法）

4.2.5.3横波检测

钢锻件横波检测应按附录C（规范性附录）的要求进行。

4.2.6灵敏度的确定

4.2.6.1单直探头基准灵敏度的确定

当被检部位的厚度大于或等于探头的3倍近场区长度，且探测面与底面平行时，原则上可采用底波计算法确定基准灵敏度。

对由于几何形状所限，不能获得底波或壁厚小于探头的3倍近场区时，可直接采用CSⅠ标准试块确定基准灵敏度。

4.2.6.2双晶直探头基准灵敏度的确定

使用CSⅡ试块，依次测试一组不同检测距离的φ3平底孔（至少三个）。

调节衰减器，作出双晶直探头的距离－波幅曲线，并以此作为基准灵敏度。

4.2.6.3扫查灵敏度一般不得低于最大检测距离处的φ2mm平底孔当量直径。

4.2.7工件材质衰减系数的测定

4.2.7.1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或Bn）为满刻度的50%，记录此时衰减器的读数，再调节衰减器，使第二次底面回波幅度（B2或Bm）为满刻度的50%，两次衰减器读数之差即为（B1、B2）或（Bn、Bm）的dB差值（不考虑底面反射损失）。

4.2.7.2衰减系数的计算公式（T＜3N，且满足n＞3N/T，m=2n）

α=［（Bn-Bm）-6］/2（m-n）T……………………………

（1）

式中：

α——衰减系数，dB/m（单程）；

（Bn-Bm）——两次衰减器的读数之差，dB；

T——工件检测厚度，mm；

N——单直探头近场区长度，mm；

m、n——底波反射次数。

4.2.7.3衰减系数（T≥3N）按式

（2）计算

α=［（B1-B2）-6］/2T………………………………

（2）

式中:

（B1-B2）——两次衰减器的读数之差，dB；

其余符号意义同式

（1）的。

4.2.7.4工件上三处衰减系数的平均值即作为该工件的衰减系数。

4.2.8缺陷当量的确定

4.2.8.1被检缺陷的深度大于或等于探头的3倍近场区时，采用AVG曲线及计算法确定缺陷当量。

对于3倍近场区内的缺陷，可采用单直探头或双晶直探头的距离－波幅曲线来确定缺陷当量。

也可采