ASTM-E213超探中文.doc

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内部资料

名称：

E213-04

金属管和管状材料超声检验方法1

本标准是按照已经确定名称E-213发行的；名称后的数字表示最先采用的年份，如果修正，则是最后修正的年份。

括号中的数字表示最后重新批准的年份。

上标ε表示上次修正或者重新批准后的编排更改。

1.范围

1.1本规程2规定了金属管及管状材料超声波检验缺陷的方法。

本规程适用的超声波检验方法包括：

脉冲反射法，可以是接触及非接触式方法（例如：

如指南E1774中所述），和斜波入射检验法。

人工槽伤是标准化设置超声波系统的主要手段，人工槽伤具有纵向和横向槽伤（按使用方规定），位于表面。

1.2本操作规程适用于外径大约1/2英寸[12.7毫米]及以上更大的管状产品，检验参数符合并且满足第12节的要求。

本操作规程已经成功地运用于较小尺寸的管子。

管子尺寸可以由使用方按合同协议规定。

本操作规程是用来确保使用适当的波束角和波束形状，以便覆盖管子和管状材料的整个体积范围，包括较小外径-壁厚比的管材，并且在检验小直径管和薄壁管时避免假反射信号。

1.3在附录Al中的步骤适用于核工业及其它特殊和安全使用场合的管材。

附录A2中的步骤可以用于确定螺旋扫描节距。

1.4本规定不是验收标准，验收标准必须由使用方确定。

1.5本操作规程中使用英寸-磅英制单位。

相应的国际单位被括在括号中，可能是近似值。

1.6本标准内容不包括说明所有和使用有关的安全事项。

任何使用本标准的人员有责任在使用前，咨询并且制定适当的安全和健康操作规程，并且确定规程的适用性。

1本操作规程属于美国材料试验学会E07无损检验委员会的管辖范围，并且是E07.06超声波探测分会的直接责任。

最新版本于2004年1月1日批准，于2004年2月出版。

最早批准是在1963年。

上一版E213-02在2002年批准。

2要了解美国机械工程师学会锅炉及压力容器标准中规定的使用规程，参看标准中相关的操作规程SE-213。

2.参照文件

2.1美国材料试验学会标准3

E543对无损检测机构评价的规定

E1065超声波检测设备评估指南

E1316无损检测术语

E1774电磁超声换能器指南（EMATs）

E1816用电磁超声法进行（EMAT）超声检测方法

2.2美国无损试验学会文件

无损检验人员资格和验证推荐方法SNT-TC-1A4

ANSI/ASNTCP-189无损检验人员资格和验证标准4

2.3 军用标准

MIL-STD-410无损检验人员资格和验证5

2.4航天工业协会文件:

NAS410无损检验人员验证和资格6

3.术语

3.1本操作规程中使用定义或条文的阐释，参看术语E1316。

4.操作规程摘要

注解1——水浸法包括水箱式、水腔式或采用水流、水柱耦合超声波的方式。

4.1利用不接触法、表面接触法或水浸法进行脉冲超声波斜波检测。

图1为单个超声斜波沿金属管周向传播示意图，用于检测管子纵向缺陷；

3要参照美国材料试验学会标准，访问美国材料试验学会网站，www.astm.org，或者联系美国材料试验学会客户服务部，电子信箱：

service@_astm.org。

要了解美国材料试验学会标准卷宗信息年书，参照美国材料试验学会网址标准文件摘要一页。

4 可以从美国无损检验协会公司取得，地址：

俄亥俄州43228，哥伦布、Arlingate路

5 可以从标准化文件订购处获得，联系人：

NPODS，地址：

宾夕法尼亚州19111-5094，费城、Robbins大道700号，单元D4栋。

6 可以从美国航天工业协会公司获得，地址：

华盛顿特区20005、纽约、Eye街1250号。

E213-04

波束

图1声波在管壁中沿圆周方向传播

图2为超声波沿金属管轴向传播示意图，用于检测管子横向缺陷。

注释1——浸入法可以包括箱式、轮式探头或者使用液流、液柱耦合超声波的方式。

4.2为确保缺陷能够产生最有利的的反射波，应该从沿圆周的两个方向检测纵向缺陷，并且当客户要求检测横向缺陷时，也应该从沿轴向的两个方向检测横向缺陷。

4.3在进行大批量产品检测时，为了提高检测效率，在同一个检测方向上，可以同时使用多个检测单元。

也可以用多个检测单元同时对所要求检测的各个方向进行扫描，通过提高扫描螺距，从而提高检测效率。

波束

图2超声波在管壁中沿轴向传播

E213-04

5.意义和使用

5.1本标准概述了利用超声波检测并定位材料中的主要缺陷的方法，如：

凹坑、气孔、夹杂、裂缝、开裂等。

6.使用的基本条件

6.1使用者必须对以下项目作出规定。

6.1.1被检测金属管的规格和类型；

6.1.2是否增加横向缺陷的检测；

6.1.3影响覆盖范围的因素必须要明确，包括：

扫查重叠率、重复频率、探头的最大尺寸；

6.1.4产品在生产过程的那些阶段需要探伤；

6.1.5待检测产品表面状况；

6.1.6对设备进行性能测试的最长间隔时间，如果和13.2中规定的不同，则说明标准化检查间隔时间的超过允许限度；

6.1.7标准试样人工伤的类型、尺寸、位置、制作方法和数量；

6.1.8测量标准试样人工伤尺寸公差是否满足第11章节的要求的方法；

6.1.9不合格品的判断标准或合格品的接收标准；

6.1.10有关修磨或返工的条款，如果允许修磨或返工，应在合同中明确这一点。

6.1.11如果适用，应对每一支管子做永久性的探伤信号记录。

6.1.12检测报告内容。

6.1.13如果有要求，说明操作人员具有的资格和证书。

6.1.14无损检测机构的资格证明。

如果有合同要求，无损检验机构应该按照操作规程E543所规定进行合格验证和评估。

在合同协议中应该指明方法E543的适当版本；

6.1.15人员的资格等级。

（见7.1）

7.人员资格

7.1如果合同指定，按照本标准进行检验的人员应该按照国家认可的无损检验人员资格认定程序或者标准进行资格鉴定，比如：

美国国家标准协会/美国无损试验学会-CP-189、美无损检验协会-TC-1A、美国军事标准-410、美国国家科学院-410、或者按照适当情况由雇主或鉴定机构指定的类似的文件。

使用的操作规程或标准及版态应该在双方之间签署的合同协议中说明。

注释2-MILSTD-410标准已经被取消，被NAS-410标准替代，但是，合同双方协议中可以指定使用。

8.表面状况

8.1检测面应该是清洁的，没有疏松的氧化物、灰尘、油污、油漆、涂料或其它影响检测结果的无关材料。

所用来清洁检测面的方式应该是对被检测工件没有影响的。

表面过于粗糙或有擦痕将在检测中产生干扰信号。

9.仪器

9.1仪器应该是脉冲回波类型的，并且能够用第12节所述的方法检测到第11节所述类型的参照缺陷。

仪器应该分别有一个（或多个）独立的通道接受纵向或横向缺陷的反射信号。

仪器的重复频率应能满足在使用的扫描速度下对缺陷反射波的判断。

在检测时，仪器应具有抗外界干扰或其它通道干扰信号的能力，正确辨别缺陷信号。

9.1.1检测中，经调整仪器的频率、带宽和检测单元应能达到令人满意的人工刻槽信号和噪声信号的信噪比，噪声信号指背景噪声，包括晶界的反射、表面粗糙度的反射。

9.2在指定的灵敏度下，所选择探头的频率应能达到合适的信噪比（S/N），信噪比（S/N）至少应达到1~3。

更高的信噪比要求应在合同中标明。

9.2.1探头的规格、频率和入射角（或非接触法中的相应参数）要能够在管材或者管壁中产生一个波束中心近似45度的横波。

对于外径-厚度比小于7的产品，必须使用一个较小的折射角（或者非接触检验法中相应的参数），以确保和内表面相交。

这不能确保管壁中的缺陷被检测到[参看参照5].

9.3所有传送带和驱动机构的安装位置必须能够支撑和按照稳定的速度输送被检验材料，并且按要求的扫描“螺距”（螺旋）送入。

对于小直径管材，检验主机必须使用夹持机构，防止在扫查时管子相对于超声波束有任何横向移动。

如果比较大的待检材料不直，探头必须有一个跟踪机构支持，以便弥补材料弯曲的情况。

10. 耦合剂

10.1对压电探头（非接触检验方法不需要耦合剂）而言，需要在探头和被检管子之间使用耦合

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剂，例如：

水、油或甘油，以便将超声波振动由探头传导到管子。

可以在耦合剂中添加防锈剂、软化剂、润湿剂。

所有添加剂和耦合剂不应该对管子表面状况有害，应该能够湿润材料表面，达到需要的耦合效果。

为防止干扰信号或灵敏度降低，或者二者同时发生，必须避免耦合剂中存在气泡。

注释3-在接触检验方法中，在检验前几个小时，在管子上预涂一些耦合剂，可以得到较好的超声波传导效果。

11.人工参照试样

11.1准备制作人工参照试样的管子要和被检验材料具有相同的公称直径、壁厚、材质、表面光洁度和声学性能。

参照管子应该无其它缺陷，以免干扰人工参照缺陷的检测。

11.2纵向人工槽伤和横向人工槽伤（如果合同方要求）应该在参测试样的内、外表面都制作，以确保内外表面都能有良好的检验灵敏度。

11.3人工槽伤应该完全分开（圆周方向、轴向，或者二者同时），以便排除互相干扰和减少分析困难。

11.4应该清除所有人工伤附近的金属屑、毛边等等。

（d）顶部

图3常用人工伤

（b）方形缺口

（c）U形缺口

（典型的机电加工形状）

（a）V形缺口

（d）顶部

图3一般缺口形状

11.5人工伤尺寸，包括长度、深度和宽度（和V形夹角）必须由使用方指定。

图3说明了被检验的一般缺口结构和尺寸（注释4）。

V形、方形、U形类似尺寸的反射信号幅度会因为传播波束的角度、频率和振动模式而产生较大幅度变化。

注释4-在图3（a）、（b）、和（d）中，尖角是为了说明方便。

在一般机械加工中，会有一个倒圆。

11.5.1人工伤深度应该是一个平均值，从管子的表面到人工伤底部的最大和最小深度。

可以用光学、复型或其他的双方商定的方法进行计量。

除非使用方另外指定，人工伤深度应该在下列范围：

对于深度不大于0.005英寸[0.13毫米]的人工伤，其误差应该为±0.0005英寸[0.013毫米]；对于大于0.005英寸深度的人工伤，其缺口深度误差应该在额定值的+10、-15%之内。

检测机构也可以使用更浅的缺口，以便提供一个更为严格的检验。

注释5-对于轧制的或片状管子或者管状材料表面，可能需要变更11.5.1条。

二个容许的更改如下：

最好是更改（a）；也可以更改（b），除非另作说明。

（a）圆管产品可以将表面缺口区域加工成平面的，或者

（b）缺口深度应该在0.001英寸[0.025毫米]之内，或者规定深度的+10、-15%，取其中较大值。

11.5.2当使用方规定了人工伤的尺寸公差，公差经常会包括一个负值，小于正常值，以便灵敏度不会低于规定的最低值。

检验机构可以使用较小的人工伤，但是必须经过合同方的同意。

注释6–人工伤的信号幅度可以和缺口深度不成线性比例。

因为这和波束宽度和人工伤长度的重叠尺寸有关。

11.5.3 缺口的宽度应该按实际情况尽量小，不能超过深度的两倍。

11.6使用人也可以规定其他类型和方向的参照人工伤。

12.仪器的设置标准

12.1静态设置标准-利用第11节中指定的人工参照试样调整设备，达到能够清楚地识别内、外表面人工伤，内、外表面人工伤的信号幅度应该

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尽可能地同等。

使用人工伤反应幅度中较小者作为判废标准。

对于大直径或厚壁管子，如果内表面人工伤和外