钢结构焊缝超声波探伤实施细则.docx
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钢结构焊缝超声波探伤实施细则
1总则
1.1适用范围
本实施细则依据GB/T11345一89“钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级”编制，适用于母材厚度不小于8mm的铁素体类钢全焊透熔化焊对接焊缝脉冲反射法手工超声波检验。
不适用于铸钢、奥氏体不锈钢焊缝，外径小于159mm的钢管对接焊缝，内径小于等于200mm的管座角焊缝及外径小于250mm和内外径比小于80％的纵向焊缝。
1.2检测人员
1.2.1从事焊缝探伤的检验人员必须掌握超声波的基础技术，具有足够的焊缝超声波探伤经验，并掌握一定的材料、焊接基础知识。
1.2.2焊缝超声检验人员应按有关规程或技术条件的规定经严格的培训和考核，并持有相应项目的上岗证，从事相对应考核项目的检验工作。
1.3本实施细则不涉及抽样方法及验收标准，需要时应根据设计图纸或相应的验收规范等技术文件制定专用的工艺，明确具体的抽样方法及验收标准。
1.4必要时应根据具体的检测对象，针对具体的接头型式、板厚等编制工艺卡。
2探伤仪、探头及系统性能要求
2.1探伤仪：
使用A型显示脉冲反射式探伤仪，其工作频率范围应为1~5MHz，探伤仪应配备衰减器或增益控制器，其精度为任意相邻12dB误差在±1dB内，步进级每档不大于2dB，总调节量应大于60dB，水平线性误差不大于1％，垂直线性误差不大于5%。
2.2探头
2.2.1探头应有晶片尺寸、K值或折射角度、入射点刻度、型号、厂家等标志。
2.2.2晶片的有效面积不应超过500mm2，且任一边长不大于25mm。
2.2.3声束轴线水平偏离角应不大于2°
2.2.4探头主声束垂直方向的偏离，不应有明显的双峰。
2.2.5斜探头的公称折射角β为45°、60°、70°或K值为1.0、1.5、2.0、2.5，折射角的实测值与公称值的偏差应不大于2°（K值偏差不应超过±0.1）。
如受工件几何形状或探伤面曲率等限制也可选用其它公称角度/K值的探头。
2.3系统性能
2.3.1灵敏度余量：
系统有效灵敏度必须大于评定灵敏度10dB以上。
2.3.2远场分辨力
a.直探头：
X≥30dB
b.斜探头：
Z≥6dB
2.4探伤仪、探头及系统性能和周期检查
2.4.1探伤仪、探头及系统性能，除灵敏度余量外，均应按ZBJ04001的规定方法进行测试。
2.4.2探伤仪的水平线性和垂直线性，在设备首次使用及每隔3个月应检查一次。
2.4.3斜探头及系统性能，在表1规定的时间内必须检查一次。
表1斜探头及系统性能检查周期
检查项目
检查周期
前沿距离
折射角或K值
偏离角
开始使用及每隔6个工作日
灵敏度余量
分辨率
开始使用、修理后及每隔1个月
3试块
3.1CSK-ⅠA试块（IIW试块），该试块主要用于测定探伤仪、探头及系统性能。
3.2对比试块RB-1、RB-2、RB-3，用于校准探伤灵敏度。
3.2.1对比试块采用与被检验材料相同或声学性能相近的钢材制成。
试块的探测面及侧面、在以2.5MHz以上频率及高灵敏度条件下进行检验时，不得出现大于距探测面20mm处的φ2mm平底孔反射回来的回波幅度1/4的缺陷回波。
3.2.2试块上的标准孔，根据探伤需要，可以采取其他形式布置或添加，但应注意不应与试块端角和相邻标准孔反射发生混淆。
3.2.3检验曲面工件时，如探伤面曲率半径R小于等于w2／4（W为探头接触面宽度）时，应采用与探伤面曲率相同的对比试块，反射体的布置可参照对比试块确定，试块宽度应满见下式：
b≥2λS／De
式中：
b一试块宽度，mmλ一波长，mm
S一声程，mmDe一声源有效直径，mm
3.3现场检验，为校验灵敏度和时基线，可以采用其它形式的等效试块。
4检验等级
4.l检验等级的分级
检验等级应按相关规范或设计技术要求的有关规定选择或经合同双方选定。
4.2检验等级的检验范围
4.2.1A级检验原则上采用一种角度探头在焊缝的单面单侧进行检验，只对允许扫查到的焊缝截面进行探测。
一般不要求作横向缺陷的检验。
母材厚度大于50mm时，不得采用A级检验。
4.2.2B级检验原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检测，对整个焊缝截面进行探测，母材厚度大于100mm时，采用双面双侧检验。
受几何条件的限制可在焊缝的双面单侧采用两种角度探头进行探伤。
条件允许时应作横向缺陷的检测。
4.2.3C级检验至少要采用两种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验。
同时要作两个扫查方向和两种探头角度的横向缺陷检测，母材厚度大于100mm时，采用双面双侧检测。
附加要求是：
a.对接焊缝余高要磨平，以便探头在焊缝上作平行扫查；
b.焊缝两侧斜探头扫查经过的母材部分要用直探头作检查；
c.焊缝母材厚度大于等于100mm，窄间隙焊缝母材厚度大于等于40mm时，一般增加串列式扫查，扫查方法见附录C。
5检验准备
5.1探伤面
5.1.1按不同检验等级要求选择探伤面，推荐的探伤面如表2所示。
5.1.2检验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10mm，最大20mm。
5.1.3探头移动区应清除飞溅、铁屑、油垢及其它外部杂质。
探伤表面应平整，便于探头的自由扫查，必要时应进行打磨。
表2探伤面选择
板厚
mm
探伤面
探伤法
使用折射角或K值
A级
B级、C级
板厚≤25
单面单侧
单面单侧或双面单侧
直射法及一次反射法
70°（K2.5，K2.0）
25＜板厚≤50
70°或60°（K2.5，K2.0，K1.5）
50＜板厚≤100
无A级
直射法
45°或60°；45°和60°，45°和70°并用
（K1.0或K1.5；K1.0和K1.5，K1.0和K2.0并用）
板厚＞100
无A级
双面双侧
45°和60°并用（K1.0和K1.5或K2.0并用）
采用一次反射法或串列式扫查探伤时，探头移动区应大干1.25P；
P＝2δtanβ 或P＝2δK
式中：
P一跨距，mm
δ一母材厚度，mm
采用直射法探伤时，探头移动区应大于0.75P。
5.1.4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，如焊缝有咬边、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。
5.2检验频率：
检验频率f一般在2～5MHz范围内选择，推荐选用2～2.5MHz公称频率检验。
特殊情况下，可选用低于2MHz或高于2.5MHz的探头，但必须保证系统灵敏度的要求。
5.3探头角度
5.3.1斜探头的角度β或K值应依据板厚、焊缝坡口形式及预期探测的主要缺陷种类来选择。
对不同板厚推荐的探头角度和探头数量见表2。
5.3.2串列式扫查，推荐选用公称折射角均为45°的两个探头，两个探头的实际折射角相差不应超过2°，探头前沿长度相差应小于2mm。
为便于探测厚焊缝坡口边缘未熔合缺陷，亦可选用两个不同角度的探头，但两个探头角度均应在35°～55°范围内。
5.4耦合剂
5.4.1应选用适当的液体或糊状物作为耦合剂，耦合剂应具有良好透声性和适宜流动性，不应对材料和人体有损伤作用，同时应便于检验后清理。
5.4.2典型的耦合剂为水、机油、甘油和CMC糊剂。
5.5母材的检查
采用C级检验时，斜探头扫查声束通过的母材区域应用直探头作检查，以便探测是否有影响斜角探伤结果解释的分层性或其他种类缺陷存在。
该项检查仅作记录，不属于对母材的验收检验。
母材检查的规程要点如下：
a.方法：
接触式脉冲反射法，采用频率2～5MHz的直探头，晶片直径10～25mm；
b.灵敏度：
将无缺陷处二次底波调节为荧光屏满幅的100％；
c.记录：
凡缺陷信号幅度超过荧光屏满幅20％的部位，应在工作表面作出标记，并予以记录。
6仪器调整和校验
6.1时基线扫描的调节：
荧光屏时基线刻度可按比例调节为代表缺陷的水平距离L（简化水平距离L′）；深度h或声程S。
6.1.1探伤面为平面时，可在对比试块上进行时基线扫描调节，扫描比例依据工件厚度和选用的探头角度来确定，最大检验范围应调至荧光屏时基线满刻度的2／3以上。
6.1.2探伤面曲率半径R大于W2/4时，可在平面对比试块上或与探伤面曲率相近的曲面对比试块上，进行时基线扫描调节。
6.1.3探伤面曲率半径R小于W2/4时，探头楔块应磨成与工件曲面相吻合，在3.2.3条规定的对比试块上作时基线扫描调节。
6.2距离一波幅曲线的绘制
6.2.l距离一波幅曲线由选用的仪器、探头系统在对比试块上的实测数据绘制，曲线由判废线RL，定量线SL和评定线EL组成，不同验收级别和各线灵敏度见表3。
表中的DAC是以φ3标准反射体绘制的距离波幅曲线一即DAC基准线。
评定线至定量线以下为Ⅰ区（弱信号评定区）；定量线至判废线为Ⅱ区（长度评定区）；判废线及以上区域为Ⅲ区（判废区）
表3距离波幅曲线的灵敏度
曲线名称
A级
B级
C级
8-50
8-300
8-300
判废线RL
DAC
DAC-4dB
DAC-2dB
定量线SL
DAC-10dB
DAC-10dB
DAC-8dB
评定线EL
DAC-16dB
DAC-16dB
DAC-14dB
6.2.2探测横向缺陷时，应将各线灵敏度均提高6dB。
6.2.3探伤面曲率半径R小于W2/4时，距离波幅曲线的绘制要在曲面对比试块上进行。
6.2.4受检工件的表面与试块表面粗糙度不同时，应进行表面耦合补偿，一般补偿2－4dB
6.2.5距离一波幅曲线可绘制在坐标纸上，也可直接绘制在荧光屏刻度板上，但在整个检验范围内，应处于荧光屏满幅度的20％以上，如果做不到，可采用分段绘制的方法。
6.3仪器调整的校验
6.3.l每次检验前应在对比试块上，对时基线扫描比例和距离—波幅曲线（灵敏度）进行调节或校验，校验点不少两点。
6.3.2检验过程中每4小时之内或检验工作结束后应对时基线扫描和灵敏度进行校验，校验可在对比试块或其它等效试块上进行。
6.3.3扫描调节校验时，如发现校验点反射波在扫描线上偏移超过原校验点刻度读数的10％或满刻度的5％（两者取较小值），则扫描比例应重新调整，前次校验后已经记录的缺陷，位置参数应重新测定，并予以更正。
6.3.4灵敏度校验时，如校验点的反射波幅比距离波幅曲线降20％或2dB以上，则仪器灵敏度应重新调整，并对前次校验后检查的全部焊缝应重新检验。
如校验点的反射波幅比距离曲线增加20％或2dB以上，仪器灵敏度应重新调整。
而前次校验后已经记录的缺陷，应对缺陷尺寸参数重新测定并予以评定。
6.3.5在检测过程中如遇到更换探头线、探头、电池或以交流电为电源断电时、再检测前以及更换检测人员等均应进行扫描比例和灵敏度的校验。
7初始检验
7.1一般要求
7.1.1超声检验应在焊缝及探伤表面经外观检查合格后进行。
7.1.2检验前，探伤人员应了解受检工件的材质、结构、曲率、厚度、焊接方法、焊缝种类、坡口形式、焊缝余高及背面衬垫、沟槽等情况。
7.1.3探伤灵敏度应不低于评定线灵敏度。
7.1.4扫查速度不宜大于150mm/s，应以示波屏上动态波型清晰为原则，相邻两次探头移动间隔保证至少有探头宽度10％的重叠。
7.1.5对波幅超过评定线的反射波，应根据探头位置、方向、反射波的位置及7.1.2条了解的焊缝情况，判断其是否为缺陷。
判断为缺陷的部位应在焊缝表面做出标记。
7.2平板对接焊缝的检验
7.2.1为探测纵向缺陷，斜探头垂直于焊缝中心线放置在探伤面上,作锯齿形扫查见图1。
探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊缝截面及热影响区。
在保持探头垂直焊缝作前后移动的同时，还应做10°～15°角的左右转动。
7.2.2为探测焊缝及热影响区的横向缺陷应进行平行和斜平行扫查。
a.B级检验时，可在焊缝两侧边缘使探头与焊缝中心线成10°～20°作斜平行扫查（图2）：
图1锯齿形扫查图2斜平行扫查
b.C级检验时，可将探头放在焊缝及热影响区上作两个方向的平行扫查（图3），焊缝厚度超过100mm时，应在焊缝的两面作平行扫查或采用两种角度探头（45°和60°或45°和70°并用）做单面两个方向的平行扫查。
c.对电渣焊缝还应增加与焊缝中心线成45°的斜向扫查。
7.2.3为确定缺陷的位置，方向、形状、观察缺陷动态波形或区分缺陷讯号与伪讯号，可采用前后、左右、转角、环绕等四种探头基本扫查方式（图4）
图3平行扫查图4四种基本扫查方法
7.3曲面工件对接焊缝检验
7.3.l探伤面为曲面时，应按3.2.3规定选用对比试块，并采取7.2条的方法进行检验。
C级检验时，受工件几何形状的限制，横向缺陷探测无法实施时，应在检验记录中予以注明。
7.3.2环缝检验时，对比试块的曲率半径为探伤面曲率半径0.9～1.5倍。
探测横向缺陷时按7.3.3条的方法进行。
7.3.3纵缝检验时，对比试决的半径与探伤面曲率半径之差应小于10％。
①根据工件的曲率和材料厚度选择探头角度，并考虑几何临界角的限制，确保声束能扫查到整个焊缝厚度。
条件允许时，声束在曲底面的入射角度不应超过70°。
②探头接触面修磨后，应注意探头人射点和折射角或K值的变化，并用曲面试块作实际测定。
③当R大于W2/4时采用对比试块调节仪器时，检验中注意荧光屏指示的缺陷深度或水平距离与缺陷实际的埋藏深度或水平距离弧长的差异，必要时应进性修正。
7.4其它结构焊缝的检验
7.4.1一般原则
①尽可能采用平板焊缝检验中已经行之有效的各种方法；
②在选择探伤面和探头时应考虑到检测各种类型缺陷的可能性，并使声束尽可能垂直该结构焊缝中的主要缺陷。
7.4.2T型接头
①腹板厚度不同时，选用的折射角见表4，斜探头在腹板一侧作直射法和一次反射法探伤见图5位置2。
表4腹板厚度与选用的折射角
腹板厚度（mm）
折射角（°）
＜25
70°（K2.5）
25～50
60°（K2.5,K2.0）
＞50
45°（K1.0，K1.5）
②采用折射角45°探头在腹板的一侧作直射法探测焊缝及腹板热影响区的裂纹（图6）。
③为探测腹板和翼板间未焊透或翼扳侧层状撕裂等缺陷，可采用直探头（图5位置1或图6位置3）在翼板外侧探伤或采用折射角45°探头在翼板内侧做一次反射法探伤（图11位置3）。
图5T型接头图6检测T型接头焊缝及
腹板热影响区裂纹
7.4.3角接接头
角接接头探伤面及折射角一般按图7和表4选择。
当板厚大于等于50mm时，增加在位置3的直探头扫查。
位置1
图7角接接头
7.4.4管座角焊缝
①根据焊缝结构形式，管座角焊缝的检验有如下五种探测方式，可选其中一种或几种方式组合实施检验。
a.在接管内壁表面采用直探头探伤（图8位置1）；
b.在容器内表面用直探头探伤（图9位置1）：
c.在接管外表面采用斜探头探伤（图9位置2）；
d.在接管内表面采用斜探头探伤（图8位置3，图9位置3）；
e.在容器外表面采用斜探头探伤（图8位置2）
图8管座角焊缝图图9管座角焊缝
②管座角焊缝以直探头检验为主，对直探头扫查不到的区域或结构，缺陷方向性不适于采用直探头检验时，可采用斜探头检验，斜探头检验应符合7.4.1条的规定。
7.4.5直探头检验方法
a.推荐采用频率2.5MHz直探头或双晶直探头，探头与工件接触面的尺寸W应小于2R-2；
b.灵敏度可在与工件同曲率的试块上调节，也可采用计算法或DGS曲线法，以工件底面回波调节，其检验等级评定见表5。
表5直探头检验等级评定
A级
B级
C级
评定灵敏度
φ3
φ2
φ2
定量灵敏度
φ4
φ3
φ3
判废灵敏度
φ6
φ6
φ4
8规定检验
8.1一般要求
8.1.1规定检验只对初始检验中被标记的部位进行检验。
8.1.2探伤灵敏度应调节到评定灵敏度。
8.1.3对所有反射波幅超过定量线的缺陷，均应确定其位置，最大反射波所在区域和缺陷指示长度。
8.2最大反射波幅的测定
8.2.1对判定为缺陷的部位，采取7.2.3条的探头扫查方式，增加探伤面、改变探头折射角度进行探测，测出最大反射波幅并与距离一波幅曲线作比较，确定波幅所在区域。
波幅测定的允许误差为2dB。
8.2.2最大反射波幅A与定量线SL的dB差值为SL±dB。
8.3位置参数的测定
8.3.l缺陷位置以获得缺陷最大反射波的位置来表示，根据相应的探头位置和反射波在荧光屏上位置来确定如下全部或部分参数。
a.以检验区段编号为标记基准点（即原点）建立坐标。
坐标正方向距离X表示缺陷到原点之间的距离。
b.深度坐标D代表缺陷位置到探伤面的垂直距离（mm）。
以缺陷最大反射波的深度值来表示。
c.横坐标Z代表缺陷位置离开焊缝中心线的垂直距离，可由缺陷最大反射波位置的水平距离或简化水平距离求得。
8.3.2缺陷的深度和水平距离（或简化水平距离）两数值中的一个可由缺陷最大反射波在荧光屏上的位置直接读出，另一数值可采用计算求出。
8.4尺寸参数的测定：
应根据最大反射波幅测定缺陷指示长度L。
8.4.1缺陷指示长度L的测定推荐采用如下两种方法
①缺陷反射波只有一个高点时，用6dB法测长，见图10
②在测长扫查过程中，如发现缺陷反射波峰值起伏变化，有多个高点，则以端点峰值法测长，见图11
图10相对灵敏度测长法 图11端点峰值测长法
9缺陷评定
9.1超过评定线的信号应注意其是否具有裂纹等危害性缺陷特征，如有怀疑时应采取改变探头角度、增加探伤面、观察动态波型、结合结构工艺特征作判定，如对波型不能准确判断时．应辅以其它检验作综合判定。
9.2最大反射波幅位于Ⅱ区的缺陷，其指示长度小于10mm时按5mm计。
9.3相邻两缺陷各向间距小于8mm时，两缺陷指示长度之和作为单个缺陷的指示长度。
10缺陷等级的分类
10.1最大反射波幅位于Ⅱ区的缺陷，根据缺陷指示长度按表6的规定予以评级。
表6缺陷等级评定
等级
板厚，mm
评定等级
A
B
C
5-50
8-300
8-300
Ⅰ
2/3δ;最小12
1/3δ;
最小10，最大30
1/3δ;
最小10，最大为20
Ⅱ
3/4δ;最小12
2/3δ;
最小12，最大50
1/2δ;
最小10，最大为30
Ⅲ
＜δ;最小20
3/4δ;
最小16，最大75
2/3δ;
最小12，最大50
Ⅳ
超过三级者
10.2最大反对波幅不超过评定线的缺陷，均评定为I级。
10.3最大反射波幅超过评定线的缺陷，检验者判定为裂纹等危害性缺陷时，无论其波幅和尺寸如何，均评定为Ⅳ级。
10.4反射波幅位于Ⅰ区的缺陷，均评为I级。
10.5反射波幅位于Ⅲ区的缺陷，无论其指水长度如何。
均评定为Ⅳ级。
10.6不合格的缺陷应予返修，返修区域修补后，返修部位及补焊受影响的区域，应按原探伤条件复验，复验部位的缺陷亦应按本文缺陷评定方法评定。
11记录与报告
11.1检验记录主要内容：
工件名称、编号、焊缝编号、坡口形式、焊缝种类、母材材质、规格、表面情况、探伤方法、检验标准、验收标准、所使用的仪器、探头、耦合剂、扫描比例、探伤灵敏度，所发现的超标缺陷及评定记录，检验人员及检验日期等。
反射波幅位于Ⅱ区，其指示长度小于表6的缺陷也应予记录。
11.2检验报告主要内容：
工件名称及编号、任务编号、报告编号、探伤方法、探伤部位示意图，检验范围，探伤比例验收标准、缺陷情况、返修情况、探伤结论。
检验人员及审核人员签字。
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