ALSTHOM IBA R22404D 超声波检验通用规程.docx

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ALSTHOMIBAR22404D超声波检验通用规程

GECALSTHOM

POWERGENERATION

超声波检验通用规程

IBAR22404D

发布日期：

18.12.95

第1页共14页

0参考标准

1应用范围

2一般要求

3超声波检验设备

4检验条件

5缺陷特征

6检验报告

7术语

附录1反射率曲线-纵波

附录2反射率曲线-横波

附录3距离幅度校正曲线

附录4

附录5距离-增益-尺寸曲线

附录6反射率图

附录7

0参考标准

本标准参考下列标准：

ISO2400用于钢焊缝的校准试块

NFA09—310A型及B型校准试块

NFA09—320设备的校核

NFEN27863用于焊缝超声波检验的2号校准试块

IBAQ50253检查人员资格

1应用范围

本规程叙述有关产品的专用规范要求的超声波检验的一般要求。

这些要求适用于由一片或两片压电晶片构成的单探头反射法。

显示方式为A型，其它显示模式根据技术和材料的发展在以后说明。

2一般要求

2.1检验人员资格

超声波检验人员应具有IBAQ50253规定的资格。

2.2超声检验资料

所有超声检验都应当按照一系列特定资料给定的条件进行，这些资料包括规程、指导书、工艺卡等，且至少包括下列内容：

·受检工件等级、形状、尺寸分布和材质等；

·适用的参考资料；

·检验时期；

·检验设备：

超声仪、探头、耦合剂、自动检验装置（若使用的话）、校准试块和参考试块。

·检验条件：

受检区域、表面状况；

·检验规程：

角度和波型、耦合剂类型（接触法或液浸法）、扫查条件（表面、检验的定位方向）；

·记录限；

·验收标准。

3超声波检验设备

3.1超声仪

使用脉冲式超声仪，其频率范围应与专用规范的要求相一致。

垂直和水平线性的检验及校验周期应符合NFA09—320标准。

3.2探头

按受检材料的级别及尺寸以及专用规范的规定选择探头的公称频率和压晶片的尺寸。

原则上，探头频率为1MHz~6MHz（纵波、横波），但按照材料的性质和/或厚度的要求，也可使用不同频率的探头。

晶片可以是矩形，圆形或半圆形。

晶片尺寸应在10mm~35mm之间。

对于特殊应用，常规探头不适用时，可使用专用探头。

3.3耦合剂

可使用下列几种耦合剂之一：

·有或无润湿剂的水；

·有粘性的加水纤维素；

·浆糊；

·油；

·甘油。

检验过程中耦合剂的性质应保持不变，检验后，如耦合剂有碍于后续工序，则应予去除。

3.4校准试块及参考试块

3.4.1校准试块

校准试块用于校核所用仪器的性能（超声脉冲发生器，探头等）。

试块由NFA09—310，NFEN27963或ISO2400作出规定。

3.4.2参考试块

参考试块用于调节所用检验方法参数及评定从工件得到的信号幅度和位置。

参考试块可取自

·受检工件的余料；

·同材料的废工件，并经过与受检件相同的热处理；

·与受检件声学特性相似的产品。

除另有规定外，试块的表面状态应能代表被检工件。

规定的反射体的几何形状、尺寸和位置，在专用规程中逐项说明。

规定的反射体的位置和数量，应能测出受检工件的整个厚度内的所有缺陷显示。

所有预防措施应保持反射体的特性恒定（使用孔塞等）。

参考试块用于底波法时，该试块厚度应等于受检件厚度，厚度公差为：

受检区厚度e（mm）

厚度公差

e≤50

±20%

50＜e≤100

±10%

e＞100

±10%

4检验条件

4.1穿透性

工件的声穿透性应能检出缺陷显示，其值在专用规范中指明。

穿透性由单位长度的衰减量（dB）表示。

可用如下方法之一测量衰减量：

（1）在工件上获得的前两次底波的幅度比。

（2）工件上获得的底波幅度与试块上得到的同声程底波幅度之比。

4.2表面制备

扫查面应无油漆、松散氧化皮及其它物质或表面凹凸不平，表面凹凸不平妨碍工件中波的传播，或妨碍探头的移动或导致错误评定（由于波形转换产生的伪显示）。

除另有规定外，机加面或打磨面最大粗糙度Ra为6.3μm，喷砂面或喷丸面最大粗糙度Ra为12.5μm。

平直度不超过探头直径的2%或不超过探头的最小尺寸。

4.3探头的校核和扫查速度的调节

对于铁素体钢工件，扫描线的调节，斜探头入射点及折射角的测定应按NFA09—320的规定执行。

测得的折射角允许偏差，与检验件的规定值相比，最大不超过2°。

对奥氏体钢，有色合金及铸铁件，使用与被检件有相近声学特性的带人工反射体的试块进行调节。

此方法的精度与铁素体钢试块上得到的精度有相同的数量级。

对直探头检验，扫描线的调节可在受检工件具有平行面的部位上进行。

自动探伤时，上述工作应在每次检验前进行，手工探伤时，应按NFA09—320规定的频率进行。

4.4灵敏度调节（增益和输出功率）

用底波及人工反射体（圆柱形横孔、圆柱形平底孔、槽）的回波调节灵敏度。

灵敏度在增益为零时开始调节，调节过程中输出功率尽可能低，仅用增益来调节参考回波高度。

每次检验开始和结束时都要进行灵敏度的调节和校核，特别是检验员怀疑发生灵敏度变化时更应如此。

调节不必在报告中注明。

变化量不超过2dB，则认为每次校检是稳定的，否则前次校核后的工件应重新检验。

4.4.1用底波调节

探头放在工件完好部位，可用下述两种方法调节：

（1）将底波幅度调至屏高的80%。

此方法用于定缺陷的尺寸。

（2）增加底波幅度直到背景噪声达到屏高的5%。

这种方法提供了一个增益留量，应用于定缺陷的尺寸。

4.4.2用反射曲线调节

（1）用直探头检验

应将探头置于完好部位，底波幅度调至参考高度H，约为屏高的80%。

调节增益使位于实心工件的中心或有中心孔工件的中心孔近表面的Ø1.6mm平底孔的回波幅度为参考高度的5%。

附录1图4.4.2.1曲线之一，应供此用。

（2）斜探头周向检验

应将探头置于受检件有相近曲率半径且具有一个平面的参考试块上，得到最大底波（见附录2中图4.4.2.2），然后将底波调至参考高度H，约为屏高的80%。

调节增益使位于工件第一次底波声程处的Ø1.6mm平底孔回波波幅为参考高度的5%，图4.4.2.2的曲线供此用途。

4.4.3用人工反射体回波曲线调节

4.4.3.1切槽

调节方法按专用规范的说明，应调节增益，得到的参考波高为屏高的80%。

4.4.3.2圆柱形孔

可以使用两种调节方法。

（1）距离/幅度曲线

将探头置于产生最大回波的反射体处以获得最大回波，然后将其幅度调至屏高的80%。

应记录所有反射体的最大回波幅度，连接所有这些点得到距离/幅度曲线。

除小厚度工件外，作出此曲线至少需要三个点。

若某个反射体的回波幅度低于屏高的20%，应按图4.4.3.2（附录3）所示，作出部分的距离/幅度校正曲线。

重新调节增益使此回波的幅度仍达到屏高的80%左右。

（2）如果设备的性能允许，可以用使每一反射体的回波幅度均达到同一高度（均约为屏高的80%）的增益值代替距离/幅度曲线。

4.4.4用纵波斜射声束检验的调节

此节只适用于可更换嵌入块的探头。

为了嵌入有机玻璃接触块，必须引入传输修正。

传输修正为嵌入具有平行表面的有机玻璃接触块之前和之后，在工件上或与工件条件相同的参考试块上得到的底波之间的dB差。

这种修正应考虑增益留量，以用于定缺陷的尺寸。

更换接触块后，接触块的表面是否平行，新装置的性能是否一致，应通过在半径R≥100mm，长度≥50mm的半圆试块上的底波比较进行校准。

4.5扫查方法

应按相关的产品专用技术条件扫查受检区。

全面扫查时至少在扫查中应有20%的重迭，探头移动速度不超过10cm/s。

如果是自动扫查，工件与探头的相对运动速度由如下方法确定：

在三个连续重复脉冲中参考反射体可见。

除4.4.2条提到的以外，应在背景噪声允许的最高灵敏度之下进行扫查。

若后者影响缺陷的检出且/或在此灵敏度下不能获得参考试块近表面反射体的清晰可分辨回波，则应用使用较低的灵敏度，但不能低于议定的参考灵敏度。

应用上述方法，可以获得同一缺陷的一个或更多扫查方向的各种数据。

如有要求，应注明以受检材料厚度表示的盲区长度（mm）。

按常规，盲区长度以距离L表示。

L为参考灵敏度下，反射体距扫查面无限远时得到的值，见附录4中图4.5。

5缺陷特征

每一缺陷均应评定其特征。

在增益为零时进行缺陷特征描述。

探头移动的绝对值对应于含有缺陷的当量反射面的表面积。

·若任何方向上衰减达到界限值时，探头移动的最大距离等于探头直径，则此缺陷称为点状缺陷。

·若某个缺陷的最小尺寸可由上条认为是点状，则该缺陷称为线性缺陷。

·若某个缺陷可以按5.4.2.2条确定其表面积且具有一定深度，则称其为体积性缺陷。

定义下列术语：

·单个缺陷：

两相邻缺陷间距在任意方向上均＞40mm。

·分散缺陷：

相邻缺陷间距小于40mm，但在50×50×50mm3体积内，缺陷数量少于5个。

·密集缺陷：

在50×50×50mm3体积内含有5个或更多的缺陷。

·簇状缺陷：

一定数量的回波根部相连的缺陷。

·对厚度＜50mm的工件，50×50×50mm3体积按50×50×厚度（mm）计算。

5.1根据底波评定

底波由与被检厚度相同的工件的完好部位得到。

5.1.1幅度评定

按下列之一评定每个缺陷的大小。

·或用幅度比值：

K=In/Bn

式中：

In=第n次缺陷波幅度。

Bn=4.4.1.1条规定的参考底波的第n次底波幅度。

除有关章节中特别指定外取n=1。

·或缺陷的大小由D-G-S曲线（见附录5中图5.1.1）给出当量直径（mm）表示。

5.1.2尺寸评定

应将探头置于得到最大比值Km处，然后应在此点附近移动探头，直到比值降到专用规范中规定的K0处。

缺陷面积S通过连接K=K0时探头中心点得到的轮廓线获得。

缺陷的危险程度取决于Km和S值。

5.1.3缺陷分类

若缺陷需要分类，则分类的规则在相关的产品专用规范中给出。

5.2根据底波衰减评定

5.2.1幅度评定

每一底波衰减区按下式评定其大小：

K=B/B0

式中：

B0=4.4.1.1条规定的第一次参考底波幅度；

B=缺陷区的底波幅度。

应证明这种底波衰减不是由工件的几何形状造成的。

5.2.2尺寸评定

缺陷区的轮廓线由K值等于相关章节中给出的值时探头移动的路线得到，此值称为Kb。

5.3根据反射曲线评定

5.3.1幅度评定

由下述两方法之一评定每一缺陷的大小：

·用比值：

Kr=I/H，以百分比表示。

式中：

I=缺陷波幅度；

H=参考底波高度。

·用将缺陷波幅度增加到或降低到参考底波高度的dB数表示。

缺陷的反射强度以图5.3（附录6）所示的当量直径（mm）表示。

缺陷的相对深度比值为：

式中：

受检厚度为实心工件的二分之一厚度或有孔工件的至孔的距离，或周向检查时的弦长。

5.3.2尺寸评定

应先将探头置于获得最大回波处，然后在此位置附近沿各方向移动探头。

由回波幅度衰减量等于相关材料的专用规范规定的值来确定缺陷的轮廓线。

缺陷的面积S就是此轮廓线包围的面积。

注：

对实心圆柱形工件，此评定方法可用于测定只要在此工件厚度内凡是平行于轴向的缺陷长度。

周向扫查的同时要进行几何分析，应同时用声束的几何形状评定工件中的缺陷位置。

5.3.3缺陷分类

若要对缺陷进行分类，则在有关的规范中给出分类规则。

5.4根据人工反射体回波幅度评定

5.4.1幅度评定

（1）若按4.4.3.1条或4.4.3.2.1条采用距离/幅度校正曲线，则缺陷的最大幅度应当与所用的灵敏度曲线上的同声程处的纵坐标相比较，缺陷的严重程度以百分数表示。

（2）若按4.4.3.2.2条设置灵敏度，则缺陷幅度应参照最近的反射体回波幅度。

缺陷的严重程度以百分数或相当的参考反射体表示。

5.4.2尺寸评定

先将探头置于获得最大回波处，然后围绕此点沿各方向移动：

（1）平行于缺陷位向移动，波高降至50%（－6dB）时探头轴线的两点位置，给出此方向的缺陷尺寸。

（2）沿各方向移动探头，波高相当于专用规范中规定的记录限时，得到此缺陷的轮廓线，此缺陷的面积即为轮廓线包围的面积。

5.4.3缺陷分类

若需要对缺陷进行分类，则在有关规范中给出分类规则。

6检验报告

检验报告应包括下述内容：

·生产号、定单号及产品标记；

·工件及焊缝的标记，包括材质（铁素体钢、奥氏体钢等）及制造方法（锻、轧、打磨、对接焊、堆焊等）。

·检验资料编号等；

·检验时期；

·表面制备（方法、粗糙度）；

·检验设备型号、商标等；

·校准和调节情况（所用校准试块和参考试块）；

·盲区长度，若有要求；

·检验规程（见2.2节）；

·超过记录限的缺陷特征（位置、幅度、长度）；

·评定结果；

·检验员姓名及资格；

·负责检验单位的标识，若有分包；

·检验日期及检验员签名；

·为避免不必要的重复书写，上述某些内容可用下述术语正确地标记在制造厂的文件中，并附在检验报告之后。

7术语

术语

定义

灵敏度（调节）

输入放大器增益的调节

入射角

图7.1定义的角1（附录7）

反射角

图7.1定义的角2（附录7）

折射角

图7.1定义的角3（附录7）

声束轴线

在远场中，超声波声束最大声压点的轨迹，并延伸到近场。

参考试块

与受检件有相同或相似声学特性的材料，带有或无人工缺陷，通常用于灵敏度调节。

校准试块

用于校准超声检验设备的、有规定形状和尺寸的专用试块。

背景噪声

阴极射线管上出现的一系列半连续的小回波，通常由于漫散射现象造成。

跨距

（附录7的图7.2）

横波探头发射的超声波束与工件法线成x角进入厚度为e的工件，跨距为工件探测面上探头入射点到声波经底面反射回至该探测面的一点之间的距离。

单跨距=2etanx。

接触法

探头通过耦合剂膜与工件直接接触的探伤方法。

分贝（dB）

两个幅度比为十进制对数的20倍。

底波

超声波由底面反射回来的波。

直射声束

与探测面成90°角传播的超声纵波声束。

公称频率

探头生产厂家给出的理论值。

前沿（回波的）

图7.3（附录7）指定的回波部分。

脉冲发生器

按一定重复频率产生恒定幅度及均匀持续时间电脉冲的超声设备部件。

液浸法

探头与工件之间通过水柱耦合的探伤方法。

耦合剂

探头与受检工件之间使超声波能够从一方进入另一方的液态或糊膏状介质。

纵波

声波在材料中传播时，质点的振动方向平行于波的传播方向。

横波

声波在材料中传播时，质点的振动方向垂直于波的传播方向。

兰姆波

板材或薄壁管中传播的波，质点振动影响整个壁厚。

探头

含有一片或几片压电晶片的器件。

斜探头

探头发射的超声波声束与受检表面的法线方向呈一定的角度。

直探头

发射直射超声波声束的探头。

压电晶片

将电能转换成机械能的材料，反之亦然，此定义可扩展到铁电陶瓷。

声束发射点

声束轴线与探头面的交点。

入射点

声束轴线与工件表面的交点。

功率调节

使发射至压电晶片的脉冲功率发生变化的调节。

波型转换

由于反射或折射，使一种传播的波型转换成另一种波型的过程。

扫描速度的调节

将超声波声程与阴极射线管的水平刻度成已知比值的调节过程。

修改：

C版—4.3节91年5月更新。

D版—参考标准95年12月更新。

附录1

反射率曲线-纵波

总厚度或外径

图4.4.2.1

检验灵敏度：

Ø1.6平底孔

材料：

钢纵波2MHz

附录2

反射率曲线-横波

工件半径R

图4.4.2.2

检验灵敏度：

Ø1.6平底孔

材料：

钢横波2MHz

附录3

图4.4.3.2距离幅度校正曲线

检验灵敏度：

Ø1.6平底孔

材料：

钢横波2MHz

附录4

0对应于探头发射点

图4.5

附录5

图5.1.1DGS曲线

附录6

相对距离

图5.3反射比图

附录7

图7.1

图7.2

图7.3