工艺技术超声波检测通用工艺作业指导书.docx
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工艺技术超声波检测通用工艺作业指导书
科恩马特殊过程装备（常熟）有限公司
KNMSPECIALPROCESSEQUIPMENT（CHANGSHU）CO.,LTD.
超声波检测通用工艺TechnicsRegulationforUltrasonicTesting
作业指导书
OperationGuidebook
编制PreparedBy：
审核CheckedBy：
批准ApprovedBy：
超声检测通用工艺规程
1一般要求
1GeneralRequirements
1.1主要内容与适用范围
1.1Scope
1.1.1本规程规定了检测人员资格、仪器、探头、试块、检测范围、检测方法和质量分级等。
1.1.1
1.1.2本规程按JB/T4730.3编制，采用A型脉冲反射式超声探伤仪器，适用于压力容器的钢板、锻件和焊接接头的检测。
符合《压力容器安全技术监察规程》、GB150等要求。
1.1.3检测工艺卡是本规程的补充。
由Ⅱ级人员按合同及本规程编制，其参数规定得更具体。
1.2规范性引用文件
JB/T4730.1—2005《承压设备无损检测》第1部分：
通用要求
JB/T4730.3—2005《承压设备无损检测》第3部分：
超声检测
GB150—1998《钢制压力容器》
JB/T7913—1995《超声检测用钢质对比试块的制造和校验方法》
JB/T9214—1999《A型脉冲反射式超声波探伤系统工作性能测试方法》
JB/T10061—1999《A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》
JB/T10062—1999《超声波探伤探头性能测试方法》
JB/T10063—1999《超声探伤用1号标准试块技术条件》
1.3检测人员
1.3.1检测人员必须经过培训，按《特种设备无损检测人员考核与监督管理规则》的要求，经理论和实际考试合格，取得相应的等级资格证书。
检测由Ⅱ级人员进行，Ⅰ级人员仅作检测的辅助工作。
1.3.2检测人员每年应检查一次身体，其未经矫正或经矫正的近（距）视力和远（距）视力应不低于5.0（小数记录值为1.0）。
1.4仪器、探头和试块
1.4.1仪器和探头
使用汕头超声仪器厂生产的CTS-2000型仪器和友联公司生产的PUXT-3300和PUXT-U1型仪器。
（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，步进级每挡不大于2dB，其精度为任意相邻12dB的误差在±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。
（2）探头
①晶片面积一般不应大于500mm2，且任一边长原则上不大于25mm。
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）超声探伤仪和探头的系统性能
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。
②仪器和探头的组合组合频率与公称频率误差不得大于±10%。
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。
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。
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。
1.4.2试块
1.4.2.1标准试块
（1）标准试块是指本规程规定的用于仪器探头系统性能标准和检测校准的试块，本规程采用的标准试块有：
①钢板用标准试块：
CBI、CBII；
②锻件用标准试块：
CSI、CSII、CSIII；
③焊接接头用标准试块：
CSK-IA、CSK-IIA、CSK-IIIA、CSK-IVA。
（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）标准试块尺寸精度应符合本规程的要求，并应经计量部门检定合格。
（4）标准试块的其他制造要求应符合JB/T10063和JB/T7913的规定。
1.4.2.2对比试块
（1）对比试块是指用于检测校准的试块。
（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）对比试块反射体的形状、尺寸和数量应符合本规程的规定。
1.5检测的一般方法
1.5.1扫查覆盖率
检测时，探头每次扫查的覆盖率应大于探头直径的15%。
1.5.2探头的移动速度
探头移动的扫查速度不应超过150mm/s。
当采用自动报警装置扫查时，不受此限制。
1.5.3扫查灵敏度
扫查灵敏度不得低于基准灵敏度。
1.5.4耦合剂
采用机油、糨糊、甘油、专用耦合剂和水等透声性好，且不损伤检测表面的耦合剂。
1.5.5检测面的制备
（1）承压设备的制造检验中，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。
（2）所确定的检测面应保证工件被检部分均能得到充分检查。
（3）焊缝的表面质量应经外观检查合格。
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。
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。
1.5.6灵敏度补偿
（1）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。
（2）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。
（3）曲率补偿。
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。
1.6系统校准和复核
1.6.1仪器校准
每隔三个月至少对仪器的水平线性和垂直性进行一次测定，测定方法按JB/T10061的规定进行。
1.6.2新购探头测定
新购探头须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。
测定方法应按JB/T10062的有关规定进行，并满足其要求。
1.6.3检测前仪器和探头系统测定
（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。
（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。
1.6.4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：
（1）校准后的探头、耦合剂和仪器调节旋钮发生改变时；
（2）检测人员怀疑扫描量程或扫查灵敏度有变化时；
（3）连续工作4h以上时；
（4）工作结束时。
1.6.5检测结束前仪器和探头系统的复核
（1）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。
（2）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。
2承压设备钢板的超声检测
2.1适用范围
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、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条执行。
2.2探头选用
2.2.1探头应按表1选用。
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
Φ14mm～Φ20mm
40～250
单晶直探头
2.5
Φ20mm～Φ25mm
2.2.2双晶直探头性能应符合JB/T4730.3附录A（规范性附录）的要求。
2.3标准试块
2.3.1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。
2.3.2用单直探头检测厚度大于20mm的钢板时，采用如图2和表2规定的CBⅡ标准试块。
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
2.4基准灵敏度
2.4.1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。
2.4.2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。
2.4.3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2.4.2的要求相一致。
2.5检测方法
2.5.1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，也可选钢板的上、下两轧制平面分别进行检测。
2.5.2扫查方式
（1）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，扫查示意图如图3所示。
（2）根据合同、协议书或图样的要求，也可进行其他形式的扫查。
2.5.3耦合方式
耦合方式可采用直接接触法或液浸法。
2.6缺陷的测定与记录
2.6.1在检测过程中，发现下列三种情况之一者即作为缺陷：
（1）缺陷第一次反射波（F1）波高大于或等于满刻度的50%，即F1≥50%；
（2）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%；
（3）当底面第一次反射波（B1）波高低于满刻度的50%，即B1＜50%。
图3探头扫查示意图
2.6.2缺陷的边界范围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，以确定缺陷的边界范围或指示长度。
（2）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，并使缺陷波下降到或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高与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范围或指示长度时，移动探头使缺陷波第一次反射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高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。
（4）确定本规程2.6.1（3）条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。
（5）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，基准灵敏度应以相的第二次底面反射波来校准。
2.7缺陷的评定方法
2.7.1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。
若单个缺陷的指示长度小于40mm时，可不作记录。
2.7.2单个缺陷面积的评定规则
（1）一个缺陷按其指示的面积作为该缺陷的单个指示面积。
（2）多个缺陷的相邻间距小于100mm或间距小于相邻较小缺陷的指示长度（取其较大值）时，以各块缺陷面积之和作为单个缺陷指示面积。
（3）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
2.7.3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。
2.8钢板质量分级
2.8.1钢板质量分级见表3。
2.8.2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。
2.8.3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。
2.9横波检测
2.9.1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。
2.9.2钢板横波检测应按JB/T4730.3附录B（规范性附录）进行。
3承压设备锻件超声检测
3.1适合范围
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质量分级。
本条不适用于奥氏体钢等粗晶材料的超声检测，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。
3.2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2MHz～5MHz，探头晶片一般为φ14mm～φ25mm。
3.3试块
应符合本规程第1.4.2
（1）条的规定。
3.3.1单直探头标准试块
采用CBⅠ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4CBⅠ标准试块
表4CBⅠ标准试块尺寸mm
试块序号
CBⅠ-1
CBⅠ-2
CBⅠ-3
CBⅠ-4
L
50
100
150
200
D
50
60
80
80
3.3.2双晶直探头试块
（1）工件检测距离小于45mm时，应采用CBⅡ标准试块。
（2）CBⅡ试块的形状和尺寸应符合图5和表5的规定。
图5CBⅡ标准试块
表5CBⅡ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
CBⅡ-1
φ2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
CBⅡ-2
φ3
CBⅡ-3
φ4
CBⅡ-4
φ6
3.3.3检测面是曲面时，应采用CBⅢ标准试块来测定由于曲率不同而引起的声能损失，其形状和尺寸如图6所示。
图6CBⅢ标准试块
3.3.4检测时机
原则上应安排在热处理后，槽、孔、台等结构机加工前进行，检测面的表面粗糙度Ra≤6.3μm。
3.5检测方法
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。
3.5.1钢锻件横波检测应按JB/T4730.3附录C（规范性附录）的要求进行。
3.5.2纵波检测
（1）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。
（2）锻件厚度超过400mm时，应从两相对端面进行100%的扫查。
3.6基准灵敏度的确定
3.6.1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，原则上可选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CBⅠ标准试块法确定基准灵敏度。
3.6.2双晶直探头基准灵敏度的确定
使用CBⅡ试块，依次测试一组不同检测距离的φ3mm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。
3.6.3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。
注：
↑为必须检测方向；※为参考检测方向。
图7纵波检测方向（垂直检测法）
3.7工件材质衰减系数的测定
3.7.1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（B1或Bn）为满刻度的50%，两次衰减器读数之差即（B1、B2）或（Bn、Bm）的dB差值（不考虑底面反射损失）。
3.7.2衰减系数（T＜3N，且满足n＞3N/T，m=2n）按式
（1）计算：
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；
m、n————底波反射次数。
3.7.3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）。
3.7.4工件上三处衰减系数的平均值即作为该工件的衰减系数。
3.8缺陷当量的确定
3.8.1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直探头的距离-波幅曲线来确定缺陷当量。
也可采用其他等效方法来确定。
3.8.2计算缺陷当量时，当材质衰减系数超过4dB/m时，应考虑修正。
3.9缺陷记录
3.9.1记录当量直径超过φ4mm的单个缺陷的波幅和位置。
3.9.2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，其他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的方法作为最小量度单位，其边界可用6dB法确定。
3.10锻件质量分级
3.10.1单个缺陷的质量分级见表6。
表6单个缺陷的质量分级
等级
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
缺陷当量直径（mm）
≤φ4
φ4+（＞0～8dB）
φ4+（＞8～12dB）
φ4+（＞12～16dB）
＞φ4+16dB
3.10.2底波降低量的质量分级见表7。
表7由缺陷引起底波降低量的质量分级
等级
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
底波降低量BG/BF
≤8
＞8～14
＞14～20
＞20～26
＞26
注：
本表仅适用于声程大于近场区长度的缺陷。
3.10.3密集区缺陷的质量分级见表8。
表8密集区缺陷的质量分级
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
3.10.4表6、表7和表8的等级应作为独立的等级分别使用。
3.10.5如果工件的材质衰减对检测效果有较大的影响，应重新进行热处理。
3.10.6当缺陷被检测人员判定为危害性缺陷时，锻件的质量等级为Ⅴ级。
4钢制压力容器对接接头的超声检测
4.1适用范围
本条规定了钢制承压设备对接接头的超声检测和质量分级。
本条适用于母材公称厚度为8mm～400mm的全熔化焊对接接头的超声检测。
母材厚度为6mm～8mm全熔化焊对接焊接接头的超声检测应按照JB/T4730.3附录G（规范性附录）的规定进行。
承压设备有关的支承件和结构以及螺旋焊接接头的超声检测也可按本条的规定进行。
钛制承压设备对接焊接接头超声检测参照附录JB/T4730.3M（资料性附录）的规定进行，奥区体不锈钢承压设备对接焊接接头超声检测参照JB/T4730.3附录N（资料性附录）的规定进行。
如确有需要，壁厚为4mm～6mm的环向对接焊接接头的超声检测可参照5.1进行。
本条不适用于铸钢对接接头、外径小于159mm的钢管对接接头、内径小于或等于200mm管座角向焊缝的超声检测，也不适用于外径小于250mm或内外径之比小于80%的纵向对接焊接接头超声检测。
4.2超声检测技术等级
4.2.1超声检测技术等级选择
超声检测技术等级分为A、B、C三个检测级别。
超声检测技术等级选择应符合制造有关规范、标准及设计图样规定。
4.2.2不同检测技术等级的要求
4.2.2.1A级仅适用于母材厚度为8mm～46mm的对接焊接接头。
可用一种K值探头采用直射波法和一次反射波法在对接焊接接头的单面侧进行检测。
一般不要求进行横向缺陷的检测。
4.2.2.2B级检测
（1）母材厚度为8mm～46mm时，一般用一种K值探头采用直射波法和一次反射波法在对接焊接接头的单面双侧进行检测。
（2）母材厚度大于46mm～120mm时，一般用一种K值探头采用直射波法在焊接接头的双面双侧进行检测，如受几何条件限制，也可在焊接接头的双面单侧或单面双侧采用两种K值探头进行检测。
（3）母材厚度大于120mm～400mm时，一般用两种K值探头采用直射波法在焊接接头的双面双侧进行检测。
两种探头的折射角相差应不小于10°。
（4）应进行横向缺陷的检测。
检测时，可在焊接接头两侧边缘使探头与焊接接头中心线成10°～20°作两个方向的斜平行扫查，见图9。
如焊接接头余高磨平，探头应在焊接接头及热影响区上作两个方向的平行扫查，见图10。
4.2.2.3C级检测
采用C级检测时应将焊接接头的余高磨平，对焊接接头两侧斜探头扫查经过的母材区域要用直探头进行检测，检测方法见4.5。
（1）母材厚度为8mm～46mm时，一般用两种K值探头采用直射波法和一次反射波法在焊接接头的单面双侧进行检测。
两种探头的折射角相差应不小于10°，其中一个折射角应为45°。
（2）母材厚度大于46mm至400mm时，一般用两种K值探头采用直射波法在焊接接头的双面双侧进行检测。
两种探头的折射角相差应不小于10°。
对于单侧坡口角度小于5°的窄间隙焊缝，如有可能应增加对检测与坡口表面平行缺陷的有效检测方法。
（3）应进行横向缺陷的检测。
检测时，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10。
图9斜平行扫查图10平行扫查
4.3试块
4.3.1应符合本规程第1.4.2条的规定。
4.3.2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11、图12和图13、图14和表9的规定。
4.3.3CSK-ⅠA，CSK-ⅡA和CSK-ⅢA试块适用于壁范围为6mm～120mm的焊接接头，CSK-ⅠA和CSK-ⅣA系列试块适用壁厚范围大于120mm至400mm的焊接接头。
在满足灵敏度要求时，
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