EN 12680-3.doc

德国标准

铸造 — 超声检测
第三部分：球墨铸铁件
DIN EN 12680-3英文版
DIN
EN 12680-3
ICS 77.040.20

欧洲标准EN 12680-3：2003与DIN标准拥有同等地位。

逗号为十进制标记。

国家性前言：

该标准由CEN/TC 190“欧洲铸造技术标准化委员会”制定。
参与本标准编写的德国团体有：铸造生产标准委员会以及技术委员会。

EN 标准包含17页

在未得到德国标准委员会许可之前，不得对本标准的任何部分进行复制。德国柏林10772 Beuth Verlag股份有限公司拥有对德国标准销售的独家代理权。
参照号：DIN EN 12680-3 : 2003-06
销售编号：1111
10.03

17

欧洲标准 EN 12680-3
2003年1月

ICS 77.040.22

英文版

铸造 — 超声检测
第3部分：球墨铸铁件

该欧洲标准由CEN于2002年11月21日批准。
CEN完全遵守CEN/CENELEC内部条例，没有做任何修改和调整，这些条例规定了使该欧洲标准成为国家标准的所需条件。
通过向管理中心或者任何CEN成员进行申请，可以获得与此类欧洲标准相关的最新清单和文献资料。
欧洲标准有英语、法语和德语三种官方版本。如果CEN成员负责将其翻译成其本国语言，并通知管理中心，该译本与官方版本拥有同样地位。
CEN成员为各国标准团体，包括澳大利亚，比利时，捷克共和国，丹麦，芬兰，法国，德国，希腊，匈牙利，冰岛，爱尔兰，意大利，卢森堡，马耳他，荷兰，挪威，葡萄牙，斯洛伐克，西班牙，瑞典，瑞士和英国。

CEN
欧洲标准委员会

2003. CEN – CEN各成员国保留在世界范围内以任何形式和任何方法对本标准进行宣传和开发的权利。
参照号：EN 12680-3 : 2003 E

目录

前言 2
1. 适用范围 3
2. 规范性引用文件 3
3. 术语和定义 3
4. 要求 4
4.1 订购信息 4
4.2 检测范围 4
4.3 容许的最大瑕疵 4
4.4 人员资质 4
4.5 铸件壁剖面分区 4
5. 检验方法 5
5.1 原则 5
5.2 材料 5
5.3 设备，耦合媒质，校准及灵敏度 5
5.4 铸件表面检测准备 8
5.5 检测步骤 8
5.6 检测报告 10
参考资料 17

前言
本文件（EN 12680-3 : 2003）由CEN/TC 190欧洲铸造技术标准化委员会编写，该委员会的秘书处由DIN控制并管理。

通过出版同样的文章或者是进行批准，赋予该欧洲标准以国家标准的地位，最迟在2003年7月之前完成，同时要在2003年7月之前收回与其有冲突的国家标准。

在工作进行中，CEN/TC 190技术委员会要求CEN/TC 190/WG 4.10“内部瑕疵”准备了如下标准：

EN 12680-3，铸造 — 超声检测 — 第3部分：球墨铸铁件

这是3部欧洲超声检测标准中的一部，其它标准为：

EN 12680-1，铸造 — 超声检测 — 第1部分：一般用途的钢铸件
EN 12680-2，铸造 — 超声检测 — 第2部分：用于高应力零件的钢铸件

根据CEN/CENELEC内部条例，下列国家的标准组织负责本欧洲标准的贯彻和执行：澳大利亚，比利时，捷克共和国，丹麦，芬兰，法国，德国，希腊，匈牙利，冰岛，爱尔兰，意大利，卢森堡，马耳他，荷兰，挪威，葡萄牙，斯洛伐克，西班牙，瑞典，瑞士和英国。

1. 适用范围
该欧洲标准明确了对球墨铸铁件进行超声检测的要求以及利用脉冲回波技术确定内部瑕疵的方法。

该欧洲标准并不适用于球墨铸铁球化级别的超声波检测。

该欧洲标准不包含传输技术。

注：传输技术灵敏度不够，无法探测并查明在球墨铸铁件中发现的瑕疵，它仅可用于某些特殊情况和特殊案例。

2. 规范性引用文件
该欧洲标准参考了其它出版物中的相关内容和条款，有的注明了日期，有的没有注明日期。我们在文中恰当位置引用了这些规范性文件，并且在下面列举出这些出版物。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改或修订均不适用于该欧洲标准，除非这些文件通过修改或修订后编入该标准。凡是未注明日期的引用文件，其最新版本（包括修订内容）适用于本标准。

EN 583-1，无损检验—超声波检测—第1部分：总则
EN 583-2，无损检验—超声波检测—第2部分：灵敏度及量程设定
EN 583-3，无损检验—超声波检测—第3部分：传输技术
EN 583-5，无损检验—超声波检测—第5部分：瑕疵特征及尺寸的确定
EN 1330-4，无损检验—术语—第4部分：超声检测术语
EN 12223，无损检验—超声检测—1号校准试块规格
EN 12668-1，无损检验—超声检测设备的性能与验证—第1部分：仪器
EN 12668-2，无损检验—超声检测设备的性能与验证—第2部分：探头
EN 12668-3，无损检验—超声检测设备的性能与验证—第3部分：组合设备
EN 27963，钢焊缝—焊缝超声检测用2号校准试块（ISO 7963:1985）

注：另外我们在编写此标准的过程中还参考了其它文献资料并在文中恰当的位置予以引用，这些参考文件在后面的参考资料中列出。
3. 术语和定义
EN 1330-4种给出的术语和定义适用于本欧洲标准。
4. 要求
4.1 订购信息
在询价和定货时需要准备好以下信息（参见EN 583-1）

— 超声检测要求适用的铸件部位，铸件数量或比例
— 根据表1和表2，确定铸件不同部位的瑕疵严重程度
— 要求提供书面形式的检测程序

4.2 检测范围
就铸件检测部位问题达成协议。该协议需阐明如何对这些部位进行检验，即采用点式检验的方法还是扫描检验的方法，还要说明从哪个方向进行检验。

注：最好在铸件图纸上标示出这些部位。

如果壁厚在10mm到500mm的范围之外，双方还应对检测程序、记录以及验收水平做出规定，并达成协议。
4.3 容许的最大瑕疵
除非协议双方另行规定，否则容许的最大瑕疵尺寸不应超过表1（缩孔）及/或表2（浮渣）中给出的严重程度数值。
4.4 人员资质
假定无损检测由有资质、有能力的人员进行。为了确认其资质，建议根据EN 473对人员进行确认。
4.5 铸件壁剖面分区
铸件壁剖面应如图1所示，划分成不同区域。

注：这些剖面表示出用于组装的铸件尺寸（进行机器加工之后）。

5. 检验方法
5.1 原则
EN 583-1，EN 583-2和EN 583-3的原则适用于此。
5.2 材料
确定一种材料是否适合用于超声检测，需要将其与参考反射体的反射波高度（通常是第一个背面回波）以及噪声信号进行比较。并且需要在铸件上选择能代表表面加工特点和整体厚度范围的部位进行鉴定。进行鉴定的部位应当有平行曲面。

参考反射波高度至少应比噪声信号高6分贝。

如果检测范围内最大极限部位的平底孔或等效横孔的最小可探测直径大于基础水平不足6分贝，那么超声检验的易测性就会降低。在这种情况下，平底孔或横孔直径可以使用至少为6分贝的信噪比进行探测，并且在检测报告中予以注明，同时厂商和买方还要就其它额外步骤等问题达成协议。

注：如果可以使用DGS图表（距离增益尺寸曲线），就可以利用如下方法确定铸件是否适合利用标准探头进行超声检测，例如：切断抑制因素，使背面回波自由达到某个参考水平。根据DGS曲线，放大率也会增加，因此由替代反射体引起的反射波信号高度也会达到参考水平（根据5.3.5.3）。如果扩大率进一步增大6分贝，背景噪声级也不应超过参考高度。如有必要，可以使用参考反射体，而不是背面回波，来确定各部位接受测试的适宜性。
5.3 设备，耦合媒质，校准及灵敏度
5.3.1 超声设备

超声设备应符合EN 12668-1中的标准，并且具备以下特点：

— 量程设定，对于在钢材中传导的纵波和横波来说，至少保证在10mm到2m的范围内可以在量程中进行连续选择；
— 增益，至少保证在80分贝范围之内，测量精度为1分贝，超过80分贝，最大单位间距可为2分贝；
— 时基线性和垂直线性小于屏幕调整范围的5%
— 至少适用于单晶片探头和双晶片探头脉冲回波技术中标称频率在0.5MHz到5MHz（包括5MHz）的范围。

5.3.2 探头及传感器频率

探头及传感器的频率应依据EN 12668-2和EN 12668-3标准，但包含如下例外情况：

— 为了涵盖需要检测的瑕疵类型范围，可以使用压缩波单晶片或双晶片探头；

注1：双晶片探头用于靠近检测面部位的检验。

— 对于特殊的几何形状，可以使用斜探头进行检测，可检测声束路径的最大长度为100mm，最佳标称角度在45度到70度之间。应当选择符合检测要求的频值，并且应当在0.5MHz到5MHz的范围之内。在检测厚度小于20mm的铸件壁或是靠近表面的部位时可以选择较高的频率。

注2：在检测靠近表面的瑕疵时，建议使用双晶片探头或者是斜探头。
注3：由于声音在钢材料和球墨铸铁中的传播速度是不同的，实际的折射角度与用于钢材料的探头标称角度也是不同的。

如果知道了球墨铸铁的声速，可以参照图2根据声速确定探头的反射角度。

图3表明出于实际应用目的，在使用两个同样的探头时，怎样精确测定折射角度。同时，利用如下公式，根据折射角度α还可确定球墨铸铁中的声速：

其中
Cc 声音在铸件中的传播速度，米/秒
αc 在铸件中的折射角度，度
αs 在钢材料中的折射角度，度

注4：为了使检测变得简单，可以使用特殊探头，例如：使用斜探头检测纵波。

5.3.3 检查超声检测设备

根据EN 12668-3，操作人员应当定期检查超声检测设备。

5.3.4 耦合媒质

根据EN 583-1，应当使用一中耦合媒质。耦合媒质使检测部位湿润，确保最佳的声音传输效果。在进行校准和随后所有的检测活动时，应当使用同一种耦合媒质。
注：对声音的传输过程进行检查，确保各部位中的一个或多个稳定背面回波拥有平行曲面。

5.3.5 超声设备的校准

5.3.5.1 总述

应当使用球墨铸铁参考试块进行校准。参考试块的厚度应当与待测铸件壁厚范围相似，并且在询价和定货时就此达成一致意见。参考试块还应具备与待测铸件相同的超声特征，表面加工特点也应相同。参考试块应当包含如表3所示的平底孔或者等效的横孔作为代替反射体。

注：利用如下公式可以进行由平底孔直径到横孔直径的换算：

其中
DQ 横孔直径，毫米
DFBH 平底孔直径，毫米
λ 波长，毫米
s 路径长度，毫米

该公式在DQ≥2λ并且s≥5×进场长度的情况下适用，并且只用于单一元件探头。

对于其它代替反射体的尺寸或类型，需要在询价和定货时达成共识。参考试块的所有声音都应当是平滑且平行的。如果使用标准的钢材料校准试块，由于声速的不同，需要考虑到铸件和校准试块之间声速、声衰减和表面特征的不同。

另外还可以使用针对球墨铸铁计算出的DGS图表 [1] (见参考资料) 进行设备的调试。在这种情况下，就不是必须准备参考试块了，利用铸件本身就可以完成设备校准了。

5.3.5.2 量程设定

量程的设定可以利用参考试块或校准试块进行，然后利用铸件自身进行检验，如果铸件厚度已知，并且具有平行曲面，可以直接使用铸件进行设定。

5.3.5.3 灵敏度设定

通过一个恰当反射体反射出的声音可以进行灵敏度的设定，这个反射体可以为铸件的另一面，参考试块的平底孔或横孔，或者根据EN 12223选择校准试块K1的圆形部分，根据EN 27963选择校准试块K2的圆形部分。同时要考虑穿过铸件的声衰减情况、表面特性以及声速。确定转移修正情况。在确定转移修正情况时，不仅要考虑连结部位的特性，还需要考虑另一面的表面特性。通过任一代替反射体的直径（毫米）可以得出厚度范围内待测信号水平。（见5.3.5.1）

5.3.6 探测灵敏度

设备的探测灵敏度应至少保证灵敏度的设定符合5.5.3的要求。
5.4 铸件表面检测准备
关于铸件表面检测的准备工作请参见EN 583-1。

需要进行检测的铸件表面应当可以实现与探头的最佳耦合。

注：建议在进行询价和定货时，根据EN 1370就表面状态要求达成共识。（例如铸态表面，喷砂加工表面，修坯表面或者是机器加工表面）。
5.5 检测步骤
5.5.1 总述

入射方向以及最适宜探头的选择在很大程度上依赖于铸件的形态以及铸件瑕疵的特点和位置。因此，铸件的生产商以及合格的操作人员应当确定恰当的检测步骤。目前广泛使用的方法为利用压缩波探头垂直入射，频率在0.5MHz到5MHz的范围之内，包括5MHz。可以使用单晶片探头或者双晶片探头。对于形状特殊的铸件来说，压缩波探头无法满足要求，可以使用斜探头倾斜入射。如果铸件是为某种特殊需要而设计的，在检测程序方面有特殊要求，买方需要对厂商进行相应通知。

注：在检测那些壁厚较小，品质要求很高的铸件时通常可以使用较高的频率。

为了能覆盖到所有规定需要进行扫描的部位，应当进行系统的重叠扫描。

如果就扫描问题达成协议，扫描速率不应超过150mm/s。

5.5.2 灵敏度设定

5.5.2.1 最小灵敏度（探测灵敏度）

系统灵敏度的设定应按以下方式进行，对于待测厚度范围内的极限情况来说，平底孔（表3）或等效横孔的反射波高度应不小于屏幕高度的40%。如果无法设定这种最小灵敏度，需要在检测报告中记录下能探测到的最小平底孔。在这种情况下，买方和厂商应当就进一步的行动方案达成协议。

5.5.2.2 搜索灵敏度

在搜索瑕疵时，放大率的设置应保证在屏幕上可以看到噪声水平（搜索灵敏度）。

如果在表面特性上存在着局部变化，灵敏度会大范围的波动。在这种情况下，搜寻灵敏度不应降到最小灵敏度以下。

注：通过对背面回波进行同步观测来搜索瑕疵时（见表4），使用背面回波衰减量可调的装置是较为有利的。

5.5.3 不同类型指示的考虑

如果证明指示不是由铸件形态或者耦合而造成的，需要对如下几种类型的指示进行考虑，并且在铸件检测过程中进行评估：

— 背面回波的衰减；
— 中频回波。

注：各种类型的指示有可能单独出现，也可能同时出现。背面回波衰减可以表现为背面回波的减弱（单位为分贝），回波指示的高度能够以平底孔或横孔的直径表示出来（见EN 583-2）。

5.5.4 指示的评估和记录

除非另有规定或协议，否则当背面回波衰减或回波高度达到或超过表4给出的极限值时，都应当进行评估，并且如果数值超过表1和表2给出的极限值的75%，应当进行记录。如果发现了此类指示，需要在检测报告中记录并指明其方位（见5.6）。进行记录时，可以使用网格、草图或照片等方式表示出指示的方位。

如果根据表1或表2，发生同步指示的情况，协议双方需就步骤问题达成共识。

5.5.5 对记录下的指示进行分析

针对指示发生的方位（见5.5.4）进行更加精密的分析和研究，包括其类型、形状、尺寸和位置，可以通过改变传感器频率或者改变检测步骤来进行，也可使用放射线照相技术等其它方法来检测。

5.5.6 瑕疵的尺寸
5.5.6.1 总述

5.5.6.2和5.5.6.3介绍了测量瑕疵尺寸的方法，这些方法也应当依据EN 583-5来使用。

注：使用超声检测手段确定瑕疵尺寸，必须满足特定的前提条件（例如对于瑕疵类型的了解，瑕疵形状简单，声束对瑕疵的最佳影响）才能保证测量的精确性，满足技术应用要求。通常情况下，这些前提条件在球墨铸铁中都不存在。

5.5.6.2 确定与检测表面基本平行的瑕疵的尺寸

在确定与检测表面基本平行的瑕疵的尺寸时，建议在瑕疵部位使用能够产生最小声束直径的探头。

对于那些根据表1由于回波高度的原因（表4）需要进行记录的瑕疵来说，要确定其尺寸，应当把探头在检测区域上方移动，鉴别出那些信号幅度比末次最大值下降6分贝的点。

针对背面回波衰减的问题，探头应当在检测表面上方移动，以鉴别出那些背面回波下降12分贝或者20分贝的点（表4）。

在这两种情况下，都要尽可能精确的标记出这些点（例如：普通探头为探头中心，斜探头为探头入射点）。

通过标记点之间的连线即可得出瑕疵的可量尺寸。在使用斜探头时，只要铸件形状允许，瑕疵的边缘点应当投映在检测表面上。

5.5.6.3 穿壁方向瑕疵尺寸的确定

在可能的情况下，检测部位穿壁方向瑕疵的尺寸可以使用普通探头从对面进行测量（见图4）。
5.6 检测报告
检测报告至少应包含以下内容：

— 对本欧洲标准的参考（EN 12680-3）；
— 被检测铸件的特征数据；
— 检测范围；
— 所用检测设备的类型；
— 使用的探头；
— 针对检测部位的检测技术；
— 灵敏度设置所需的必要数据；
— 关于超声检测适用性的详细信息；
— 报告中记录瑕疵的所有特征（例如：背面回波衰减，穿壁方向的位置和尺寸，长度，面积以及平底孔直径），以及对于瑕疵位置的描述（草图或照片）；
— 检测日期以及负责人姓名。

特征
单位
严重程度
1
2
3
4
5
检测部位壁厚
mm
—
<50
50到200
>200
<50
50到200
>200
<50
50到200
>200
<50
≥50
壁厚百分比
%
—
20
25
30
35
边缘区域a,b最大瑕疵
mm2
c
600
1000
1000
1000
2000
2000
—
—
—
—
—
中心区域最大瑕疵
mm2
c
10000
15000
15000
15000
20000
30000
20000
—
—
—
—
瑕疵总面积占检测表面的百分比
%
c
10
15
15
15
20
20
15
20
30
30
40
a 关于浮渣问题参见表2。
b 边缘区域，参见图1。
c 表4未给出超过极限值的指示。
表1 — 容许的最大瑕疵指示尺寸 — 体积测定反射器

表2 —容许的瑕疵最大指示尺寸 — 浮渣
特征
严重程度
1
2
3
4
5
壁厚百分比
%
a
10
15
20
25
a 表4未给出超过极限值的指示。

表3 — 超声检测适用性的要求
尺寸单位为毫米
检测部位铸件壁厚
根据5.2，可探测的
最小平底孔直径
> 10到20
3
> 20到100
5
> 100到250
8
> 250到500
10

表4 — 需要评估的超声指示
检测部位
铸件厚度

mm
评估极限
背面回波的衰减

min.
dB
根据5.2，可探测的最小平底孔直径

mm
高于噪音水平的
反射波高度a
min.
dB
> 10到20
12
3
6
> 20到100
20
5
> 100到250
8
12
> 250到500
10
a 仅用于铸件形状无法获得反射回波的部位。

图例：
1 边缘区域
2 中心区域

t 壁厚
a t/3（最大30mm）

图1 — 铸件壁剖面区域划分

图例：
a 球墨铸铁中的折射角度αc
b 横波声速ctrans，单位为米/秒
c 钢材料中的标称角度
d 同步纵波和横波

图2 — 斜探头在钢材料中的折射角度已知，
确定其在球墨铸铁中的折射标称角度

其中
αc 为铸件中的折射角度；
A 为在信号最大情况下，斜探头入射点间的距离；
t 为壁厚

图例
1 同一类型的斜射探头
2 检测部分或参考试块

图3 — 使用斜探头确定球墨铸铁内的折射角度

图例

a 扫描位置A
b 扫描位置B
c 从位置A进行的扫描
d 从位置B进行的扫描

穿壁方向的尺寸 d =t - (s1+s2)

其中

s1，s2 为声程长度
t 为壁厚

图4 — 使用普通探头确定穿壁方向瑕疵的尺寸

参考资料

[2] EN 473，无损检验 — 无损检验人员的资质 — 总则

[3] EN 1370，铸造 — 使用可视比较仪检验表面粗糙度