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工艺守则C11超声检测

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超声检测工艺守则

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1范围

本工艺守则根据引用文件规定如下：

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波检测方法和质量分级要求。

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。

采用超声直（斜）射法检测内部缺陷。

不同检测对象相应的超声厚度检测范围见表1。

表1不同检测对象相应的超声厚度检测范围

超声检测对象

适用的厚度范围mm

碳素钢、低合金钢、镍及镍合金板材

母材为6～250

碳钢、低合金钢锻件

厚度≤1000

不锈钢、镍及镍合金复合板材

基板厚度≥6

全熔化焊钢对接焊接接头

母材厚度为6～400

奥氏体不锈钢对接焊接接头

母材厚度为10～50

2编制依据和引用标准

JB/T4730－2005《承压设备无损检测》

JB/T7913－1995《超声波检测用钢制对比试快的制作与校验方法》

JB/T9214－1999《A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法》

JB/T10061－1999《A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件》

JB/T10062－1999《超声波探伤用探头性能测试方法》

JB/T10063－1999《超声波探伤用1号标准试块技术条件》

国家质量监督检验检疫总局国质国检字【2003】248号文《特种设备无损检测人员考核与监督管理办法》

3检测人员

3.1从事承压设备的原材料、零部件、焊接接头与承压设备有关的支撑件和结构件超声检测的人员,应按照《特种设备无损检测人员考核与监督管理规则》的要求取得相应的检测资格。

3.2超声检测人员资格分为Ⅲ（高）级、Ⅱ（中）级、Ⅰ（初）级。

取得不同无损检测资格级别的人员,只能从事与该资格级别相应的无损检测工作,并负相应的技术责任。

4检测设备

4.1超声检测设备均应具有产品合格证书或合格的证明文件。

4.2探伤仪、探头和系统性能

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4.2.1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%。

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。

4.2.2探头

4.2.2.1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。

4.2.2.2晶片面积一般不应大于500mm2,且任一边长原则上不打于25mm。

4.2.2.3单斜探头声束轴线水平偏离角不应大于2O,主声束垂直方向不应有明显的双峰。

4.2.3超声探伤仪和探头的系统性能

4.2.3.1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。

4.2.3.2使用仪器—直探头系统,检测前应测定始脉宽度、灵敏度余量和分辨力,调节或复核扫描量程和扫查灵敏度。

4.2.3.3检测过程中仪器和探头系统的复核

遇有以下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工作结束时；

d连续工作4h以上时。

4.2.3.4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。

如曲线上任意一点幅度下降2dB,则应对上一次复核以来所有检测部位进行复检；如幅度上升2dB,则应对所有的记录信号进行重新评定。

4.2.3.3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。

4.2.3.4仪器和探头的组合频率与公称频率误差不得大于±10%。

4.2.3.5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。

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4.2.3.6直探头的远场分辨率应不小于30dB,斜探头的远场分辨率应不小于6dB。

4.2.3.7仪器和探头系统性能应按JB/T9214和JB/T10062的规定进行测试。

4.3试块

4.3.1标准试块

4.3.1.1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。

4.3.1.2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Ф2mm平底孔当量直径的缺陷。

4.3.1.3标准试块尺寸精度应符合JB/T4730.3—2005的要求,并应经计量部门检定合格。

4.3.1.4标准试块的其他制造要求应符合JB/T10063和JB/T7913的规定。

4.3.2对比试块

4.3.2.1对比试块是指用于检测校准的试块。

4.3.2.2对比试块的外形尺寸应能代表被检工件的特性,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。

4.3.2.3对比试块发射体的形状、尺寸和数量应符合JB/T4730.3—2005的规定。

5检测表面制备

5.1确定检测表面应保证工件被检部分均能得到充分检查。

5.2被检测的原材料、零部件、焊接接头等表面质量应经外观检测合格。

所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。

6检测时机

6.1钢锻件超声检测原则上应安排在热处理之后,孔、台等结构机加工前进行,检测面的表面粗糙度Ra≤6.3µm。

6.2奥氏体钢锻件超声检测原则上应在最终热处理后、粗加工前进行超声检测。

检测表面的表面粗糙度Ra≤6.3µm。

检测面应无无氧化皮、漆皮、污物等。

6.3焊接接头的超声检测应安排在焊接工序完成之后进行。

对于有延迟裂纹倾向的材料,超声检测应根

据要求至少在焊接完成24h后进行。

6.4对于其他超声检测的检测时机应按相关法规、标准及有关技术文件的规定。

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7检测工艺

7.1承压设备用钢板超声检测

7.1.1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钢板的超声检测。

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。

7.1.2探头选用

7.1.2.1探头选用按表2规定进行

表2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

晶片面积不小于150mm2

>20～40

单晶直探头

Ф14mm～Ф20mm

>40～250

单晶直探头

2.5

Ф20mm～Ф25mm

7.1.3标准试块

7.1.3.1用双晶直探头检测厚度不大于20mm的钢板时,应采用CBI标准试块。

7.1.3.2用单直探头检测厚度大于20mm的钢板时,CBII标准试块应符合表3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。

表3CBII标准试块

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

≥20

CBII-2

>40～60

≥40

CBII-3

>60～100

≥65

CBII-4

>100～160

≥110

CBII-5

>160～200

140

≥170

CBII-6

>200～250

190

≥220

7.1.4基准灵敏度

7.1.4.1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。

7.1.4.2钢板厚度大于20mm时,应将CBII试块Ф5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。

7.1.4.3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7.1.4.2的要求相一致。

7.1.5检测方法

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7.1.5.1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。

7.1.5.2耦合方式

耦合方式可采用直接接触法或液浸法

7.1.5.3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；

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。

7.1.6缺陷的测定与记录

7.1.6.1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％。

7.2承压设备用钢锻件超声检测

7.2.1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。

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

7.2.2探头

双晶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Ф14mm～Ф25mm。

7.2.3试块

7.2.3.1单直探头标准试块

采用CSI试块,其形状应符合JB/T4730.3—2005的有关规定,尺寸应符合表4的规定,如确有需要也可采用其他对比试块。

表4CSI标准试块尺寸

试块序号

CSI-1

CSI-2

CSI-3

CSI-4

100

150

200

7.2.3.2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；

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bCSII试块的形状应符合JB/T4730.3—2005的有关规定,尺寸应符合表5的规定；

表5CSII标准试块尺寸

试块序号

孔径

检测距离L

CSII-1

Ф2

CSII-2

Ф3

CSII-3

Ф4

CSII-4

Ф6

c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,其形状和尺寸应符合JB/T4730-2005的规定。

7.2.4检测方法

7.2.4.1一般原则

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。

7.2.4.2纵波检测

a原则上应从两个互相垂直的方向进行检测,尽可能地检测到锻件的全体积；

b锻件厚度超过400mm时,应从相对两端面进行100％的扫查。

7.2.5灵敏度的确定

7.2.5.1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。

7.2.5.2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Ф3mm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。

7.2.5.3扫查灵敏度一般不得低于最大检测距离处的Ф2mm平底孔当量直径。

7.2.6缺陷当量的确定

7.2.6.1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。

也可采用其他等效方法来确定。

7.2.6.2计算缺陷当量时,若材质衰减系数超过4dB/m,应考虑修正。

7.2.7缺陷记录

7.2.7.1记录当量直径超过Ф4mm的单个缺陷的波幅和位置。

7.2.7.2密集区缺陷：

记录密集区缺陷中最大当量缺陷的位置和缺陷分布。

饼形锻件应记录大于或等于

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Ф4mm当量直径的缺陷密集区,其他锻件应记录大于或等于Ф3mm当量直径的缺陷密集区。

缺陷密集区面积以50mm×50mm的方块作为最小度量单位,其边界可由6dB法决定。

7.3承压设备用复合板超声检测

7.3.1范围

本条适用于基板厚度大于或等于6mm的承压设备用不锈钢、镍及镍合金复合板的超声检测。

基板通常采用碳钢、低合金钢板或不锈钢板。

本条主要用于复合板复合面结合状态的超声检测。

7.3.2探头选用

7.3.2.1探头的选用应按表1的规定进行

7.3.3检测方法

7.3.3.1检测面

一般可从基板或复板侧表面进行检测。

7.3.3.2耦合方式

耦合方式可采用直接接触法或液浸法。

7.3.3.3扫查方式

a扫查方式可采用100％扫查或沿钢板宽度方向,间隔为50mm的平行线扫查；

b根据合同、技术协议书或图样的要求,也可采用其他扫查形式；

c在坡口预定线两侧各50mm内应作100％扫查。

7.3.4基准灵敏度的确定

将探头置于复合钢板完全结合部位,调节第一次底波高度为荧光屏满刻度的80％。

以此作为基准灵敏度。

7.3.5未结合区的测定

第一次底波高度低于荧光屏满刻度的5％,且明显有未接合缺陷反射波存在时（≥5％）,该部位称为未结合区。

移动探头,使第一次底波升高到荧光屏满刻度的40％,以此时探头中心作为未结合区边界点。

7.3.6未结合缺陷的评定方法

7.3.6.1缺陷指示长度的评定

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25mm时,可不作记录。

7.3.6.2缺陷面积的评定

多个相邻的未结合区,当其最小间距小于或等于20mm时,应作为单个未结合区处理,其面积为各个未结合区面积之和。

7.3.6.3未结合率的评定

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未结合区总面积占复合板总面积的百分比。

7.4承压设备用奥氏体钢锻件超声检测

7.4.1范围

本条适用于承压设备用奥氏体钢锻件的超声检测。

7.4.2探头

7.4.2.1探头的工作频率为0.5MHz～2MHz。

7.4.2.2直探头的晶片直径为14mm～30mm。

7.4.2.3斜探头的K值一般为0.5～2。

7.4.3试块

7.4.3.1对比试块应符合4.3的规定

7.4.3.2对比试块的晶粒大小和声学特性应与被检断锻件大致相近。

7.4.4检测方法

一般应进行直探头纵波检测。

对筒形锻件和环形锻件必要时还应进行斜探头检测,但扫查部位和验收标准应由合同双方商定。

7.4.5直探头纵波检测

直探头纵波检测应符合7.2.3.2的规定。

7.4.6灵敏度的校正

7.4.6.1当被检锻件厚度小于或等于600mm时,应根据定货锻件厚度和要求的质量等级,在适当厚度和当量的平底孔试块上校正,并根据实测值作出距离——波幅曲线（定量线）；当被检锻件厚度大于600mm时,在锻件无缺陷部位将底波调至满刻度的80％,以此作为基准灵敏度。

7.4.6.2扫查灵敏度应至少比距离——波幅曲线（定量线）或基准灵敏度提高6dB。

7.4.7缺陷记录

7.4.7.1由于缺陷的存在,而使底波降为满刻度25％以下部位。

7.4.7.2波幅幅度大于基准线高度50％的缺陷信号。

7.5钢制承压设备对接焊接接头超声检测

7.5.1适用范围

本条规定了钢制承压设备对接焊接接头的超声检测

本条适用于母材厚度为8mm～400mm全熔化焊对接焊接接头的超声检测。

本条不适用于铸钢对接焊接接头、外径小于159mm的钢管环向对接焊接接头、内径小于或等于200mm的管座角焊缝的超声检测,也不适用于外经小于250mm或内外径之比小于80％的纵向对接焊接接头超声检测。

7.5.2超声检测技术等级

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7.5.2.1超声检测技术等级选择

超声检测技术等级分为A、B、C三个检测等级。

超声检测技术等级选择应符合制造有关标准、规范及设计图样规定。

7.5.2.2不同检测技术等级的要求

（1）A级检测

A级检测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单侧进行检测。

一般不要求进行横向缺陷的检测。

（2）B级检测

a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。

b母材厚度大于46mm至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测采用两种K值探头进行进行检测。

c母材厚度大于120mm至400mm时,一般用两种K值探头采用直射波法在焊接接头双面双侧进行检测。

两种探头的折射角相差应小于100。

d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中心线成100～200作两个方向的斜平行扫查。

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。

（3）C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。

a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发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100,其中一个折射角应为450。

b母材厚度大于46mm至400mm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,两种探头的折射角相差应不小于100。

对于单侧坡口角度小于50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。

c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。

7.5.3试块

7.5.3.1试块应符合4.3的规定

7.5.3.2采用的标准试块为CSK-IA、CSK-IIA、CSK-IIIA和CSK-IVA。

其形状和尺寸应符合JB/T4730-2005的规定。

7.5.3.3CSK-IA、CSK-IIA和CSK-IIIA试块适用壁厚范围为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。

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7.5.4检测面

7.5.4.1检测区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5mm,最大为10mm。

7.5.4.2探头移动区域应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其他杂质。

检测表面应平整,便于探头的扫查,其表面出糙度Ra值应小于或等于6.3µm,一般应进行打磨。

7.5.4.3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测结果评定。

7.5.5探头K值（角度）

斜探头的K值（角度）选取可参照表6的规定。

条件允许时,应尽量采用较大K值探头。

表6采用的斜探头K值

板厚T,mm

K值

6～25

3.0～2.0（720～600）

>25～46

2.5～1.5（680～560）

>46～120

2.0～1.0（600～450）

>120～400

2.0～1.0（600～450）

7.5.6检测频率

检测频率一般为2MHz～5MHz。

7.5.7距离——波幅曲线的绘制

7.5.7.1距离——波幅曲线应按所用探头和仪器在试块上实测的数据绘制而成,该曲线族由评定线、定量线和判废线组成。

评定线与定量线之间（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,判废线及其以上区域为III区。

如果距离——波幅曲线绘制在荧光屏上,则在检测范围内不低于荧光屏满刻度的20％。

7.5.7.2距离——波幅曲线的灵敏度选择

a壁厚为6mm～120mm的焊接接头,其距离——波幅曲线灵敏度按表7的规定。

b壁厚为120mm～400mm的焊接接头,其距离——波幅曲线灵敏度按表8的规定。

c检测横向缺陷时,应将各线灵敏度均提高6dB。

d检测面曲率半径R≤W2/4时,距离——波幅曲线的绘制应在与检测面曲率相同的对比试块上进行。

e扫查灵敏度不低于最大声程处的评定线灵敏度。

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表7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

6～46

>46～120

Ф2×40-18dB

Ф2×40-14dB

Ф2×40-12dB

Ф2×40-8dB

Ф2×40-4dB

Ф2×40+2dB

CSK-IIIA

8～15

>15～46

>46～120

Ф1×6-12dB

Ф1×6-9dB

Ф1×6-6dB

Ф1×6-3dB

Ф1×6dB

Ф1×6+2dB

Ф1×6+5dB

Ф1×6+10dB

表8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-IVA

>120～400

Фd-16dB

Фd-10dB

Фd

注：

d为横孔直径

8质量分级

8.1承压设备用钢板质量分级

8.1.1钢板质量分级见表9。

表9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

<80

<25

≤3

<100

<50

≤5

<15

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