JJF 1487-2014超声波探伤试块校准规范-（高清版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 4 8 72 0 1 4超声波探伤试块校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rB l o c k su s e d i nU l t r a s o n i cT e s t i n g 2 0 1 4-0 8-2 5发布2 0 1 4-1 1-2 5实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布超声波探伤试块校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rB l o c k su s e d i nU l t r a s o n i cT e s t i n gJ J F1 4 8 72 0 1 4 归 口 单 位:全国几何量工程参量计量技术委员会 主要起草单位:山东省计量科学研究院山东瑞祥模具有限公司 参加起草单位:河南省计量科学研究院黑龙江省计量检定测试院 本规范委托全国几何量工程参量计量技术委员会负责解释J J F1 4 8 72 0 1 4本规范主要起草人:夏霄红(山东省计量科学研究院)贾敏强(山东省计量科学研究院)王 冰(山东瑞祥模具有限公司)高 冉(山东省计量科学研究院)参加起草人:魏忠瑞(山东瑞祥模具有限公司)贾晓杰(河南省计量科学研究院)李旭辉(黑龙江省计量检定测试院)J J F1 4 8 72 0 1 4目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 概述(1)4 计量特性(1)4.1 表面粗糙度(1)4.2 几何尺寸(2)4.3 形状和位置误差(2)5 校准条件(2)5.1 环境条件(2)5.2 测量标准及其他设备(2)6 校准项目和校准方法(2)6.1 准备工作(2)6.2 表面粗糙度(2)6.3 几何尺寸(3)6.4 形状和位置误差(4)7 校准结果表达(4)8 复校时间间隔(4)附录A 用三坐标测量机测量超声波探伤试块长度尺寸的测量不确定度评定(5)附录B 用工具显微镜测量超声波探伤试块槽宽尺寸的测量不确定度评定(8)附录C 塑性复制品的制作方法(1 0)附录D 常见试块对应的标准(1 2)附录E 校准证书内页信息及格式(1 3)J J F1 4 8 72 0 1 4引 言 J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则、J J F1 0 0 12 0 1 1 通用计量术语及定义、J J F1 1 3 02 0 0 5 几何量测量设备校准中的不确定度评定指南、J J F1 0 9 42 0 0 2 测量仪器特性评定,共同构成支撑本校准规范制定工作的基础性系列规范。规范编制中参考了以下文件中关于超声波探伤试块的内容:G B/T1 2 6 0 4.12 0 0 5 无损检测 术语 超声检测、G B/T1 1 2 5 92 0 0 8 无损检测 超声检测用钢参考试块的制作与检验方法、G B/T1 8 8 5 22 0 0 2 无损检测 超声检验 测量接触探头声束特性的参考试块和方法、G B/T1 8 6 9 42 0 0 2 无损检测 超声检验 探头及其声场的表征、J J G7 4 62 0 0 4 超声探伤仪、D L/T8 2 02 0 0 2 管道焊接接头超声波检验技术规程、J G/T2 0 32 0 0 7 钢结构超声波探伤及质量分级法和J B/T4 7 3 0.32 0 0 5 承压设备无损检测 第3部分:超声检测等相关标准。本规范为首次发布。J J F1 4 8 72 0 1 4超声波探伤试块校准规范1 范围本规范适用于超声波探伤试块几何量参数的校准,其他无损检测试块也可参照使用。2 引用文件本规范引用下列文件:G B/T1 9 5 8 产品几何量技术规范(G P S)形状和位置公差 检测规定G B/T2 3 9 0 52 0 0 9 无损检测 超声检测用试块凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修订单)适用于本规范。3 概述超声波探伤试块(以下简称试块)是按一定用途设计制作的几何体,其几何形状和参考反射体尺寸(孔、槽或圆弧等)用于评定和校准超声检测设备、调节超声检测设备的幅度和(或)时间分度。试块的几何量参数,主要包括:外形尺寸、参考反射体尺寸及形状位置误差。典型试块如图1所示。图1 C S K-A超声波探伤标准试块4 计量特性4.1 表面粗糙度1J J F1 4 8 72 0 1 44.2 几何尺寸4.3 形状和位置误差5 校准条件5.1 环境条件5.1.1 温度条件:温度条件应根据被校试块的测量不确定度要求确定。5.1.2 相对湿度:实验室内的相对湿度不大于6 5%。5.1.3 实验室内应无灰尘、振动和磁场等影响测量的因素。5.2 测量标准及其他设备校准设备见表1。表1 校准设备序号校准项目设备名称及计量特性1表面粗糙度 表面粗糙度比较样块MP E:+1 2%-1 7%或粗糙度测量仪:MP E:7%2几何尺寸、形状和位置误差坐标测量机MP E:(2m+31 0-6L)影像测量仪MP E:(3m+51 0-6L)万能工具显微镜MP E:(1m+1 01 0-6L)游标卡尺MP E:(0.0 20.0 5)mm千分尺MP E:4m深度指示表MP E:(45 0)m针规(尺寸间隔为0.0 1mm)MP E:2m塞尺(0.0 21.0 0)mm,MP E:(51 6)m内径表MP E V:(72 0)m刀口形直尺MP E V:2m1级直角尺1级平板6 校准项目和校准方法校准项目见表1。以下项目的校准方法和测量标准及其他设备的选取,可根据测量结果的不确定度要求确定。6.1 准备工作校准前应清洗试块,并确认无影响校准结果的因素。6.2 表面粗糙度试块的表面粗糙度用表面粗糙度比较样块进行比较测量,表面粗糙度测量时选择最2J J F1 4 8 72 0 1 4接近被测表面粗糙度值的样块标称值作为测量结果。也可以用表面粗糙度测量仪进行测量。6.3 几何尺寸可采用接触测量或非接触测量的方法。6.3.1 外形尺寸6.3.1.1 用三坐标测量机测量测量时,按照三坐标测量机开机程序操作;根据被校试块的形状和尺寸装夹试块;选择并校准测头,建立工件坐标,编辑测量程序;然后按照自动测量模式测量出试块上对应的点、线、面坐标值;通过测量软件计算出该试块被测外形尺寸。长度尺寸L按式(1)计算。L=A-A0(1)式中:L 被测尺寸,mm;A 第二个位置(终点)坐标值,mm;A0 第一个位置(起点)坐标值,mm。6.3.1.2 用游标类量具或千分尺测量长度和厚度尺寸可选用相应分度值的游标类量具或千分尺直接测量;对于角度尺寸可用万能角度尺直接测量。选用量具的最大允许误差应不超过被测尺寸公差的1/3。6.3.1.3 用万能工具显微镜或影像测量仪测量测量时调整仪器,使试块边缘清晰地出现在仪器视场内,按仪器操作方法进行测量,测量时要避让试块被测几何体的边缘倒角和毛刺等影响测量结果的因素。用影像仪测量时,优先使用仪器自动寻边的方式瞄准和选点。数据处理按式(1)计算。6.3.2 孔、槽尺寸首先选择用6.3.1条方法进行测量孔和槽的尺寸。对于用有机玻璃等材料封口的孔、槽尺寸(经委托方同意)可以去掉封口后对其进行测量。6.3.2.1 用内径表测量孔直径对于2mm以上的孔直径可选择合适量程的内径表进行测量。首先用内径表的校对环规调整好内径表的初始值,然后直接用内径表测量孔直径,读数值即为孔直径。6.3.2.2 试塞法对于2mm以下的孔直径可用尺寸间隔为0.0 1mm的针规试塞测量;小于1mm的槽宽度可用塞尺试塞测量。测量时根据孔直径(或槽宽度)的标称值选择合适直径的针规(或塞尺)试塞,以刚刚能塞入孔(或槽)内的针规(或塞尺)的标称尺寸作为被测尺寸。6.3.2.3 塑性复制品法对于平底孔的直径、底面平面度、边角直角特性和表面粗糙度可用覆膜法间接测量。塑性复制品的制作方法见附录C,用影像测量仪测量出塑性复制品复现的几何尺寸及形状误差。3J J F1 4 8 72 0 1 46.3.2.4 用深度指示表测量深度尺寸根据被测孔、槽等深度尺寸选取合适的深度指示表,如果指示表的测头尺寸过大,可换上合适尺寸的探针。测量时,将深度指示表的基座放在试块基面上,调整指示表的测量端于孔(或槽)的顶部并记下指示表初始值,在试块基面上移动深度指示表的基座慢慢使指示表的测头插入到孔(或槽)的底部,此时指示表的读数与初始值之差的绝对值即为该孔(或槽)的深度尺寸。6.3.3 刻线尺寸6.3.3.1 刻线深度刻线深度按照6.3.2.4条随机抽取三条刻线进行测量。6.3.3.2刻线位置刻线位置用万能工具显微镜或影像测量仪进行测量。刻线位置的起始位置一般为试块的一个端边,测量时,调整仪器使该端边的边缘清晰并确定初始坐标,瞄准读数时以各条刻线的中心为准,刻线处的坐标与初始坐标之差的绝对值即为测量结果。6.4 形状和位置误差6.4.1 平面度平底孔的平面度按6.3.2.3条配合刀口形直尺进行测量。6.4.2 平行度、垂直度在用三坐标测量机测量试块外形尺寸的同时,可以通过三坐标测量软件一并评定出试块上对应面、线的相互位置误差。试块的平行度可在平板上用打表法测量,垂直度可在平板上用直角尺比较测量。也可以选择其他计量器具进行测量,只要满足测量不确定度要求即可。测量应符合G B/T1 9 5 8规定的检测原则、评定方法和检测方案。7 校准结果表达经过校准的超声波探伤试块出具校准证书,校准证书内页信息及格式见附录E。8 复校时间间隔由于复校时间间隔的长短是由试块的使用保养情况、使用者、试块本身质量等因素所决定,送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔,一般不超过1年。4J J F1 4 8 72 0 1 4附录A 用三坐标测量机测量超声波探伤试块长度尺寸的测量不确定度评定A.1 校准任务用三坐标测量机测量超声波探伤试块(3 0 00.0 5)mm的长度尺寸。A.2 原理、方法和条件A.2.1 测量原理测量原理:接触式,直接法,绝对测量。A.2.2 测量方法 在三坐标测量机上测量。测量前应将仪器调整至满足测量需要的状态。测量时,首先校准测头,将被校试块放在工作台上,建立工件坐标,通过自动测量程序测量得到试块的尺寸。A.2.3 测量条件 环境温度(2 05),温度变化不应超过1/h,环境相对湿度6 5%;三坐标常年安置在实验室内,被校试块在实验室内的平衡时间4小时。假设三坐标光栅尺制造材料为光学玻璃;被校试块为钢制的。A.3 测量模型由测量原理和方法,得到测量模型:L=A-A0(A.1)式中:L 试块被测尺寸,mm;A 第二个位置(终点)读数,mm;A0 第一个位置(起点)读数,mm。A.4 测量不确定度来源及说明见表A.1。表A.1 测量不确定度来源及说明序号不确定度来源说 明1三坐标测量机示值误差三坐标测量机存在示值误差2仪器分辨力三坐标测量机为数显式仪器,仪器分辨力为0.1m测量重复性A类不确定度分量3安装调整对测头校正和试块的安装调整不到位会有误差4温度实验室温度对2 0会有偏离,而光栅尺和试块之间存在线膨胀系数差5试块形状误差试块的表面形状会对测量结果产生影响,主要影响因素是平面度误差5J J F1 4 8 72 0 1 4A.5 标准不确定度评定A.5.1 由三坐标测量机的示值误差引入的标准不确定度分量u1三坐标测量机MP E:(2m+31 0-6L),符合均匀分布,k=3,被校试块的尺寸按3 0 0mm计算,则:u1=(2m+31 0-63 0 01 03m)/3=1.7mA.5.2 由仪器分辨力/重复性引入的标准不确定度分量u2三坐标测量机的分辨力为0.1m,区间半宽度为0.0 5m,符合均匀分布,k=3,则由分辨力引入的不确定度分量为:u2 1=0.0 5m/3=0.3m在各种条件均不改变的情况下,在短时间内对标称值为3 0 0mm的尺寸进行重复性实验,共测量1 0次(即n=1 0)。实验数据为(单位:mm):3 0 0.0 1 52,3 0 0.0 1 48,3 0 0.0 1 56,3 0 0.0 1 62,3 0 0.0 1 54,3 0 0.0 1 32,3 0 0.0 1 49,3 0 0.0 1 38,3 0 0.0 1 42,3 0 0.0 1 55,由贝塞尔公式计算得到s=0.9 1m,则重复性引入的不确定度分量为:u2 2=0.9 1m分辨力引入的不确定度分量u2 1和测量重复性引入的不确定度分量u2 2,取结果较大者,则:u2=u2 2=0.9 1mA.5.3 由安装调整不到位引入的标准不确定度分量u3由实验,安装调整不到位影响可以控制在e安装=1m,符合均匀分布,k=3,则:u3=1m/3=0.6mA.5.4 由温度引入的标准不确定度分量u4在测量前,超声波探伤试块已经放置在仪器上充分恒温(即两者温度差忽略不计),所以此处主要考虑温度偏离2 0,三坐标测量机与被校试块的线膨胀系数差的影响。在测量过程中,实验室温度保持在(2 05)的范围内,已知三坐标测量机的线膨胀系数为机=(81)1 0-6-1,被 校 试 块 的 线 膨 胀 系 数 为试块=(1 1.51)1 0-6-1,则两者最大的差值可能为5.51 0-6-1,符合三角分布,k=6,则当L=3 0 0mm时,由温度带来的极限误差为:e温度=LT试块-LT机=LT(试块-机)=3 0 01 03m55.51 0-6-1=8.2m则由温度引入的测量不确定度分量为:u4=8.2m/6=3.4mA.5.5 由试块形状误差引入的标准不确定度分量u5试块形状误差对测量结果产生影响的主要因素是平面度误差,机加工的试块平面度一般不大于2 0m,半宽为1 0m,符合均匀分布,k=3,则:6J J F1 4 8 72 0 1 4u5=1 0m/3=5.8mA.6 合成标准不确定度A.6.1 主要标准不确定度汇总表测量3 0 0mm超声波探伤试块尺寸的测量不确定度分量及计算结果见表A.2。表A.2 标准不确定度一览表序号影响测量不确定的来源标准不确定度分量代号ui评定类型分布类型影响量对测量结果影响的变化限/m包含因子ki标准不确定度分量ui/m1三坐标测量机u1B均匀(2m+31 0-6L)2.931.72分辨力/重复性u2A 0.9 1m 0.9分辨力u2 1B均匀0.1m0.0 530.0 3重复性u2 2A 0.9 1m 0.93安装调整u3B均匀1m130.64温度u4B三角tL5.51 0-68.263.45试块形状误差u5B均匀2 0m1 035.8合成标准不确定度:uc7.0扩展不确定度(k=2):U1 4A.6.2 合成标准不确定度计算由于参与计算的各项标准不确定度分量之间不相关,则合成标准不确定度为:uc=u21+u22+u23+u24+u25=1.72+0.92+0.62+3.42+5.82m=7.0m(A.2)A.7 扩展不确定度计算包含因子k=2,则扩展不确定度U:U=k uc=27.0m=1 4mA.8 不确定度评定结果报告经分析,测量的扩展不确定度0.0 1 4mm与其尺寸公差半宽0.0 5mm之比1/3,方法科学合理、可行。7J J F1 4 8 72 0 1 4附录B 用工具显微镜测量超声波探伤试块槽宽尺寸的测量不确定度评定B.1 校准任务用工具显微镜测量超声波探伤试块(40.0 2)mm的槽宽尺寸。B.2 原理、方法和条件B.2.1 测量原理测量原理:非接触式,直接法,绝对测量。B.2.2 测量方法在工具显微镜直接测量试块槽宽尺寸,将试块槽口朝上放置在仪器工作台上,选取3 物镜,使槽的一边与目镜十字线对齐,读数A0,移动工作台,使目镜的该十字线与槽的另一边对齐,读数A1,则读数A1与A0的差值即槽宽L的测量结果。B.2.3 测量条件 环境温度(2 05),温度变化不应超过1/h,环境相对湿度6 5%;工具显微镜常年安置在实验室内,被校试块在实验室内的平衡时间4h以上。工具显微镜光栅尺制造材料为光学玻璃;被校试块为钢制的。B.3 测量模型L=A-A0(B.1)式中:L 试块被测尺寸,mm;A 第二个位置(终点)读数,mm;A0 第一个位置(起点)读数,mm。B.4 计算分量的标准不确定度B.4.1 工具显微镜测量瞄准的标准不确定度分量u1 1实际测量时,采用3物镜测量(使用1 2目镜时,系统放大倍数3 6),其瞄准不可靠性6 0,整个测量要进行两次瞄准,其瞄准误差为=22 5 0K=2 5 06 0 23 621 05m=2.9 5m式中:瞄准精度,();弧度和秒的换算系数;K 放大倍数。该项瞄准误差主要以均匀分布的方式影响,所以其标准不确定度为u1 1=3=2.9 5m3=1.7 0mB.4.2 读数误差的标准不确定度分量u1 2所用万能工具显微镜的分辨力为0.2m,其量化误差的标准不确定度为8J J F1 4 8 72 0 1 4u1 2=2 3=0.2m2 3=0.0 6mB.4.3 工具显微镜示值误差估算的标准不确定度分量u1 4由检定证书及相应的检定规程可知,在测量范围4mm内为1.0 4m,为均匀分布,k=3,则u1 3=1.0 4m3=0.6 0m考虑在4mm测量范围内,工具显微镜刻度尺和被测件线膨胀系数差的标准不确定度,以及工具显微镜刻度尺和被测件温度差的标准不确定度,其影响相比于其他影响量,可以忽略不计。B.4.4 标准不确定度标准不确定度一览表见表B.1。表B.1 标准不确定度一览表标准不确定度分量u(xi)不确定度来源标准不确定度值u(xi)mci=fxiciu(xi)mu1 1瞄准误差的标准不确定度分量1.7 011.7 0u1 2读数误差的标准不确定度分量0.0 610.0 6u1 3工具显微镜示值误差估算的标准不确定度分量0.6 010.6 0B.5 合成标准不确定度uc=u21 1+u21 2+u21 3=1.7 02+0.0 62+0.6 02m=1.8mB.6 扩展不确定度按照k=2,扩展不确定度为U=kuc=21.8m4m9J J F1 4 8 72 0 1 4附录C 塑性复制品的制作方法 根据孔径选择适当大小的医用针头和注射器,首先用无油、无腐蚀性的溶剂(如无水乙醇或丙酮)清洗平底孔,然后用过滤干燥的空气吹干;配制复制品用的有机硅凝胶混合液;将混合液注入孔中(从孔底开始,逐渐填充至外面,确保没有气泡产生);同时孔中插入一根金属丝以便于拔出复制品;待混合液固化后,用金属丝将复制品慢慢取出即可。复制品反映了平底孔的特征。图1 开始注入图2 注入过程图3 固化图4 提取复制品图5 复制品所反映的平底孔的特征图6 注入硅凝胶混合液01J J F1 4 8 72 0 1 4图7 固化图8 提取覆型膜图9 覆型膜所反映的V型槽的特征11J J F1 4 8 72 0 1 4附录D 常见试块对应的标准表D.1 常见试块标准与型号对照表标 准 编 号标 准 名 称试 块 型 号G B/T2 3 9 0 52 0 0 9无损检测超声检测用试块C S K-A;C S K-BC S-1;C S-2;C S-3;C S-4R B-1;R B-2;R B-3G B/T1 1 2 5 92 0 0 8无损检测 超声检测用钢参考试块的制作与检验方法平底孔参考试块:D/A为工作尺寸,其中A为声程距离;D为平底孔直径G B/T1 8 8 5 22 0 0 2无损检测 超声检验测量接触探头声束特性的参考试块和方法半圆阶梯试块H S试块横孔试块S DHG B/T1 9 7 9 9.12 0 0 5无损检测 超声检测 1号校准试块G B/T1 9 7 9 9.22 0 1 2无损检测 超声检测 2号校准试块J J G7 4 62 0 0 4超声探伤仪标准试块D B-PZ 2 0-2、Z 2 0-4标准试块C S K-AD L/T8 2 02 0 0 2管道焊接接头超声波检验技术规程小径管试块D L-1对比试块S D-补偿量测定试块E 1、E 2D L/T6 9 42 0 1 2高温紧固螺栓超声检测技术导则灵敏度调整试块C 1携带式试块:S D-螺柱试块:L S-1、L S-2J B/T4 7 3 0.32 0 0 5承压设备无损检测第3部分:超声检测环向对接焊接接头试块:G S-1;G S-2;G S-3G S-4对比试块:T 1;T 2;T 3钢板用阶梯试块:C B;C B锻件用标准试块:C S-14;C S-14;C S焊接接头用标准试块C S K-A、C S K-A、C S K-AC S K-A N o.1N o.6铝合金对比试块:1号、2号J B/T1 0 0 6 21 9 9 9超声探伤用探头性能测试方法对比试块:D B-P、D B-H1、D B-H2、D B-D1、D B-RJ G/T2 0 32 0 0 7钢结构超声波探伤及质量分级法C S K-I C j R=2 7;R=4 0;R=6 0、C S K-I D j对比试块R B J-1注:使用本表时注意标准更新情况。21J J F1 4 8 72 0 1 4附录E校准证书内页信息及格式E.1 校准证书至少包括以下信息:a)标题“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果不在实验室内进行校准);d)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。E.2 推荐的校准证书内页格式见表E.1。J J F1 4 8 72 0 1 4J J F1 4 8 72 0 1 4表E.1 校准证书内页格式证书编号:校准环境条件 温 度:相对湿度:%地 点:其 他:序号校准项目测得值测量不确定度1表面粗糙度/m工作面非工作面2几何尺寸/mmABC3形状和位置误差/mmAB附图:校准员:核验员: