超声波检测规程.doc

超声波探伤检测工艺规程
超 声 波 检 测 工 艺 规 程
1. 一般要求
1.1 主题内容与适用范围
1.1.1 本规程规定了检测人员资格、仪器探头试块、检测范围、方法和质量分级等。
1.1.2 本规程采用A型脉冲反射式超声仪器对钢板和焊缝进行检测。
1.1.3 本规程按JB4730编制，符合《容规》和GB150的要求。
1.1.4 检测工艺卡是本规程的补充，其检测参数规定的更具体。
1.2 引用标准
JB4730 《压力容器无损检测》
GB150 《钢制压力容器》
《压力容器安全技术监察规程》
JB 4126 《超声检测用钢制试块的制造和控制》
ZBJ 04001《A型脉冲反射式超声波探伤系统工作性能测试方法》
ZBY 230 《A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》
ZBY 232 《超声探伤用Ⅰ号标准试块技术条件》
ZBY 231 《超声探伤用探头性能测试方法》
1.3 检测人员
1.3.1 检测人员必须经过培训,按《锅炉压力容器无损检测人员资格考核规则》的要求, 经理论和实际考试合格,取得相应等级资格证书的人员担任。检测由Ⅱ级以上人员进行, Ⅰ级人员仅作检测的辅助工作。
1.3.2 检测人员每年检查一次身体，其矫正视力不低于1.0。
1.4 仪器、探头和试块
1.4.1 现使用仪器型号见表1。
表1
制 造 厂
仪 器 型 号
灵 敏 度 余 量
备 注
广东汕头
CTS---26
≥40
（模拟）
广东汕头
CTS---2000
≥44
（数字）
南通友联
PXUT---28
≥50
（数字）
1.4.2仪器与探头
a. 仪器和探头的组合灵敏度：在达到所检工件最大声程时，其灵敏度余量应≥10dB。
b. 衰减器精度：任意相邻12dB误差在±1dB以内，最大累积误差不超过1dB。
c. 水平线性:水平线性误差不大于1％。
d. 垂直线性：在荧光屏满刻度的80％范围内呈线性显示。垂直线性误差不大于5％。
e. 探头
（1） 晶片有效面积一般不应超过50 mm，且任一边长不大于25 mm。
（2） 单斜探头声束轴线水平偏离角不应大于2o,主声束垂直方向不应有明显的双峰。
（3） 直探头的远场分辨力应大于或等于30dB，斜探头的远场分辨力应大于或等于6dB。
f. 仪器和探头的系统性能应按ZBJ04001和ZBY231的规定进行测试。
1.4.3 试块
a. 试块应采用与被检工件相同或相近似声学性能的材料制成，该材料用直探头检测时，不得有大于Φ2 mm平底孔当量直径的缺陷。
b. 试块的制造要求应符合ZBY232和JB4126的规定。
c. 现场检测时,也可采用其它形式的等效试块。
1.5 检测的一般方法
1.5.1 检测覆盖率
检测时,探头的每次扫查覆盖率应大于探头直径的15 %。
1.5.2 探头的移动速度
探头的扫查速度不应超过150mm/s。当采用自动报警装置扫查时，不受此限。
1.5.3 扫查灵敏度
扫查灵敏度至少比基准灵敏度高6dB。
1.5.4 耦合剂
采用机油、浆糊、甘油或水等透声性好,且不损伤检测表面的耦合剂。
1.5.5 检测面
a. 检测面和检测范围的确定原则上应保证检查到工件被检部分的整个体积。对于熔接焊缝则应检查到整条焊缝。
b. 检测面应经外观检查合格，所有影响超声检测的锈蚀、飞溅和污物都应予以清除，其表面粗糙度应符合检测要求。
1.6 校准
校准应在基准试块上进行，校准中应使超声主声束垂直对准反射体的轴线，以获得稳定的和最大的反射信号。
1.6.1 仪器校准
在仪器开始使用时，应对仪器的水平线性进行测定，测定方法按ZBY230的规定进行。在使用过程中，每隔三个月至少应对仪器的水平线和垂直线性进行一次测定。
1.6.2 探头校准
在探头开始使用时，应对探头进行一次全面地性能校准。测定方法应按ZBY231的有关规定进行。
a. 斜探头校准
使用前，斜探头至少应进行前沿距离、K值、主声束偏离、灵敏度余量和分辨力等的校准。使用过程中，每个工作日应校准前沿距离、K值和主声束偏离。
b. 直探头校准
直探头的灵敏度余量和分辨力应每隔一个月检查一次。
1.6.3 仪器和探头系统的复核
a. 复核时机
每次检测前均应对扫描线、灵敏度进行复核，遇有下述情况应随时对其进行重新核查：
(1) 校准后的探头、耦合剂和仪器调节旋纽发生改变时；
(2) 开路电压波动或者检测者怀疑灵敏度有变化时；
(3) 连续工作4h以上时；
(4) 工作结束时。
b. 扫描量程的复核
如果距离---波幅曲线上任意一点在扫描线上的偏移超过扫描读数的10％，则扫描量程应予以修正，并在检测记录中加以说明。
c. 距离---波幅曲线的复核
复核时，校核应不少于3点。如曲线上任何一点幅度下降2dB，则应对上一次以来所有的检测结果进行复验；如幅度上升2dB，则应对所有的记录信号进行重新评定。
1.7 报告和存档
按《容规》附件三（7）表样由Ⅱ级以上人员填写报告，经责任工程师认可。压力容器超声检测报告，随压力容器质量保证书一起存档。保存时间不少于7年。其他件检测报告返给委托单位保存。
2. 压力容器钢板超声检测
2.1检测范围和一般要求
本条适用于板厚为6～250mm的钢板压力容器用板材的超声检测和缺陷等级评定。奥氏体钢板材的超声检测也可参照本条执行。
2.2 探头选用
探头的选用应按表2的规定执行。
2.3标准试块
用单直探头检测板厚大于20mm的钢板时，标准试块应符合4730标准图8－2和表8－2的规定。试块厚度应与被检钢板厚度相近。
2.4检测灵敏度
2.4.1 板厚小于或等于20mm时，用超声波专用阶梯试块将工件等厚部位第一次底波高度调整到满刻度的50％，再提高10dB作为检测灵敏度。
2.4.2 板厚大于20mm时，应将单直探头检测专用试块平底孔第一次反射波高调整到满刻度的50％作为检测灵敏度。
表2
板 厚
mm
采用探头
频率
探头晶片尺寸
双晶直探头
单晶直探头
6～20
双晶探头
5MHz
晶片面积不小于150 m㎡
――
＞20～250
单晶直探头
2.5MHz
――
圆晶片直径为14～25㎜，或方晶片面积不小于200m㎡

2.4.3板厚大于60㎜时，也可取板材无缺陷的完好部位的第一次底波来校准灵敏度，其结果与2.4.2条的要求相一致。
2.5检测方法
2.5.1 检测面
可选钢板的任意轧制平面进行检测。若检测人员认为需要或设计上有要求时，也可对钢板的上下两轧制平面分别进行检测。
25.2 扫查方式
a. 探头沿垂直于钢板压延方向，间距为100㎜的平行线进行扫查。在钢板剖口预定线两侧各50㎜（当板厚超过100㎜，以板厚的一半为准）内应作100％扫查。
b. 根据合同、技术协议书或图样的要求，也可进行其它形式的扫查。
2.6缺陷记录
2.6.1 在检测过程中，发现下列三种情况之一者即作为缺陷：
a. 缺陷第一次反射波（F1）波高大于或等于满刻度的50％，即F1≥50％者。
b. 当底面第一次反射波（B1）波高未达到满刻度，此时，缺陷第一次反射波（F1）波高与底面第一次反射波（B1）波高之比大于或等于50％，即B1＜100％，而F1/B1≥50％者。
c. 当底面第一次反射波（B1）波高低于满刻度的50％，即B1＜50％者。
2.6.2 缺陷的边界或指示长度的测定方法
a. 检出缺陷后，应在它的周围继续检测，以确定缺陷的延伸。
b. 用双晶直探头确定缺陷的边界或指示长度时，探头的移动方向应与探头的声波分割面相垂直，并使缺陷波下降到检测灵敏度条件下荧光屏满刻度的25％或使缺陷第一次反射波高与底面第一次反射波高之比为50％。此时，探头中心的移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心点即为缺陷的边界点。两种方法测得的结果以较为严重者为准。
c. 用单直探头确定缺陷的边界或指示长度时，移动探头，使缺陷波第一次反射波高下降到检测灵敏度条件下荧光屏满刻度的25％或使缺陷第一次反射波与底面第一次反射波高之比为50％。此时，探头中心移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心即为缺陷的边界点。两种方法测得的结果以较严重者为准。
d. 确定2.6.1c条缺陷的边界或指示长度时，移动探头，使底面第一次反射波升高到荧光屏满刻度的50％。此时，探头中心移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心点即为缺陷的边界点。
e. 当采用第二次缺陷波和第二次底波来评定缺陷时，检测灵敏度以相应的第二次反射波来校准。
2.7 缺陷的评定方法
2.7.1 缺陷指示长度的评定规则
一个缺陷按其指示的最大长度作为该缺陷的指示长度。
2.7.2 单个缺陷面积的评定规则
a. 一个缺陷按其指示的最大面积作为该缺陷的单个指示面积。当其小于表3的规定时，可不作记录。
b. 多个缺陷其相邻间距小于100㎜或间距小于相邻小缺陷的指示长度（取其较大值）时，其各块缺陷面积之和作为单个缺陷指示面积。
2.7.3 缺陷面积占有率的评定规则
在任一1m×1m检测面积内，按缺陷面积所占的百分比来确定。
表3
等级
单个缺陷指示长度㎜
单个缺陷只是面积c㎡
在任一1m×1m检测面积内存在的缺陷面积百分比％
以下单个缺陷指示面积不记c㎡
Ⅰ
＜100
＜25
≤3
＜9
Ⅱ
＜120
＜50
≤4
＜15
Ⅲ
＜120
＜100
≤5
＜25
Ⅳ
＜150
＜100
≤10
＜25
2.8钢板缺陷等级评定
2.8.1 钢板缺陷等级划分见表3
2.8.2 在坡口预定线两侧各50㎜（板厚大于100㎜时，以板厚的一半为准）内，缺陷的指示长度大于或等于50㎜时，则应作废，不作评级。
2.8.3 在检测过程中，检测人员如确认钢板中有白点、裂纹等危害性缺陷存在时，则应判作废，不做评级。
3 钢制压力容器焊缝超声检测
3.1 检测范围和一般要求
本条规定了焊缝缺陷的超声检测方法及检验结果的等级评定。
本条适用于母材厚度8～120㎜全焊透熔化焊钢对接焊缝和管座角焊缝的超声检测。
本条不适用于铸钢及奥氏体钢焊缝，外径小于159㎜的钢管对接焊缝，内径小于或等于200㎜的管座角焊缝，也不适用于外径小于250㎜或内外径之比小于80％的纵向焊缝检测。
3.2 试块
3.2.1 应符合1.4.3a条的规定
3.2.2 采用的标准试块为CSK-ⅠA、CSK-ⅡA和CSK-ⅢA。其形状和尺寸应分别符合JB4730标准9.1.2.2的规定。
3.2.3 CSK-ⅠA、CSK-ⅡA和CSK-ⅢA试块适用壁厚范围为8～120㎜的焊缝。
3.2.4 检测曲面工件时，如检测面曲率半径R小于等于W2/4（W为探头接触面宽度，环缝检测时为探头宽度，纵缝检测时为探头长度）时，应采用与检测面曲率相同的对比试块。一个对比试块可检其直径0.9～1.5倍的工件。
3.3 检测准备
3.3.1 检测面
a. 压力容器焊缝检测一般采用一种K值探头，利用一次反射法在焊缝的单面双侧对整个焊接接头进行检测。当母材厚度大于46㎜时，采用双面双侧直射波检测。对于要求比较高的焊缝，根据实际需要也可将焊缝余高磨平，直接在焊缝上检测。
b. 检测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，这个区域最小为10㎜。
c. 探头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其它杂质。检测表面应平整光滑，便于探头的自由扫查，其表面粗糙度Ra应为6.3μm，一般应进行打磨。
（1） 采用一次反射法检测时，探头移动区应不小于1.25P：
P = 2TK
式中：P—跨距，㎜；
T—母材厚度，㎜；
K—探头K值；
（2） 采用直射法检测时，探头移动区应不小于0.75P。
d. 去除余高的焊缝，应将余高打磨到与相邻母材平齐。保留余高的焊缝，如果焊缝表面有咬边、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。
3.3.2 探头K值
斜探头的K值选取可参照表4的规定。条件允许时，应尽量采用较大K值探头。

表4 推荐应用的斜探头K值

板厚T（㎜）
K值
8 ～ 25
3.0 ～ 2.0
＞25 ～ 46
25 ～ 1.5
＞46 ～ 120
2.0 ～ 1.0
＞120 ～ 300
2.0 ～ 1.0
3.3.3 母材的检验
斜探头扫查声束通过的母材区域，应先用直探头检测，以便检测是否有影响斜探头检测结果的分层或其它种类缺陷存在。该项检测仅作记录，不属于对母材的验收检测。母材检测的规程要点如下：
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10～25㎜；
b. 灵敏度：将无缺陷处第二次底波调节为荧光屏满刻度的100％；
c. 记录：凡缺陷信号幅度超过荧光屏满刻度的20％的部位，应在工作表面标记，并予以记录。
3.4 距离――波幅曲线的绘制

3.4.1 距离――波幅曲线按所用探头和仪器在试块上实测的数据绘制而成，该曲线族由评定线、定量线和判废线组成，评定线与定量线之间(包括评定线)为Ⅰ区，定量线与判废线之间（包括定量线）为Ⅱ区，判废线及其以上区为Ⅲ区。
距离――波幅曲线如JB4730标准9.1.4.1所示。
3.4.2 距离――波幅曲线的灵敏度选择
a. 壁厚为8～120㎜的焊缝，其距离――波幅曲线灵敏度按表5的规定。
b. 直探头的距离――波幅曲线灵敏度按表6的规定。距离――波幅曲线的制作可在CS2试块上进行。
c. 检测横向缺陷时，应将各线灵敏度均提高6dB。
d. 检测面曲率半径R小于或等于W2/4时，距离一波幅曲线的绘制应在曲面对比试块上进行。
e. 工件的表面耦合损失和材质衰减应与试块相同。
f. 扫查灵敏度不低于最大声程处的评定线灵敏度。

表5 距离一波幅曲线的灵敏度

试块型号
板厚㎜
评定线
定量线
判废线
CSK-ⅡA
8～46
Ф2×40-18dB
Ф2×40-12dB
Ф2×40-4dB
＞46～120
Ф2×40-14dB
Ф2×40-8dB
Ф2×40+2dB
CSK-ⅢA
8～15
Ф1×6-12dB
Ф1×6-6dB
Ф1×6+2dB
＞15～46
Ф1×6-9dB
Ф1×6-3dB
Ф1×6+5dB
＞46～120
Ф1×6-6dB
Ф1×6
Ф1×6+10dB

表6 直探头距离一波幅曲线的灵敏度

评定线
定量线
判废线
Ф2㎜平底孔
Ф3㎜平底孔
Ф6㎜平底孔
3.5 检测方法
3.5.1 平板对接焊缝的检测
a. 为检测纵向缺陷，原则上采用一种K值探头或两种K值探头在焊缝的单面双侧进行检测。母材厚度大于46㎜时，采用双面双侧检测，如受几何条件限制，也可在焊缝双面单侧采用两种K值探头进行检测，斜探头应垂直于焊缝中心线放置在检测面上，作锯齿形扫查。探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊缝截面。在保持探头垂直焊缝作前后移动的同时，还应作 10°～15°的左右转动。
b 为检测焊缝及热影响区的横向缺陷应进行平行和斜平行扫查。检测时，可在焊缝两侧边缘使探头与焊缝中心成10°～20°作斜平行扫查。焊缝余高磨平时，可将探头放在焊缝及热影响区上作两个方向的平行扫查。焊缝母材超过100㎜时，应在焊缝的两面作平行扫查或采用两种K值探头（K1和K1.5或K1和K2）作单面两个方向的平行扫查；对电渣缝还应增加与焊缝中心线成45°的扫查。
c. 为确定缺陷的位置、方向和形状，观察缺陷动态波形和区分缺陷信号或伪缺陷信号，可采用前后、左右、转角、环绕等四种探头基本扫查方式。
3.5.2 曲面工件对接焊缝的检测
a. 检测面为曲面时，可尽量按平板对接焊缝的检测方法进行检测。对于受几何形状限制，无法检测的部位应予以记录。
b. 焊缝检测时，对比试块的曲率半径与检测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K值，并考虑几何临界角的限制，确保声束能扫查到整个焊缝。
（2） 探头接触面修磨后，应注意探头入射点和K值的变化，并用曲线试块作实际测定。
（3） 当检测面曲率半径R大于W2/4且采用平面对比试块调节仪器时，应注意到荧光屏指示的缺陷深度或水平距离的缺陷实际的径向埋藏深度或水平距离弧长的差异，必要时进行修正。
c. 环缝检测时，对比试块的曲率半径应为检测面曲率半径的0.9～1.5倍。
3.5.3 管座角焊缝的检测
a. 一般原则
在选择检测面和探头时应考虑到各种类型缺陷的可能性，并使声束尽可能垂直于该焊缝结构中的主要缺陷。
b. 检测方式
根据焊缝结构形式，管座焊缝的检测有如下五种探测方式，可选择其中一种或几种方式组合实施检测。检测方式的选择应考虑主要检测对象和几何条件的限制。
（1） 在接管内壁采用直探头检测，见图1位置1。
（2） 在容器内壁采用直探头检测，见图2位置1。
（3） 在接管外壁采用斜探头检测，见图2位置2。
（4） 在接管内壁采用斜探头检测，见图1位置3和图2位置3。
（5） 在容器外壁采用斜探头检测，见图1位置2。
c. 管座角焊缝以直探头检测为主，探头频率、尺寸及扫查方法应按3.3.3规定执行。对直探头扫查不到的区域，可采用斜探头检测。

3.6 缺陷定量检测
3.6.1 灵敏度应调到定量线灵敏度。
3.6.2 对所有反射波幅超过定量线的缺陷，均应确定其位置、最大反射波幅和缺陷当量。
3.6.3 缺陷定量
应根据缺陷最大反射波幅确定缺陷当量直径Ф或缺陷指示长度△L。
a. 缺陷当量直径Ф，用当量平底孔直径表示，主要用于直探头检测，可采用公式计算，距离--幅曲线和试块对比来确定缺陷当量尺寸。
b. 缺陷指示长度△L的测定采用以下方法：
（1） 当缺陷反射波只有一个高点，且位于Ⅱ区时，用6dB法测其指示长度。
（2） 当缺陷反射波峰值起伏变化，有多个高点，且位于Ⅱ区时，应以端点6dB法测其指示长度。
（3） 当缺陷反射波峰位于Ⅰ区时，如认为有必要记录时，将探头左右移动，使波幅降到评定线，以此测定缺陷指示长度。
3.7 缺陷评定
3.7.1 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K值、增加检测面、观察动态波型并结合结构工艺特征作判断，如对波型不能判断时，应辅以其它检测方法作综合判定。
3.7.2 缺陷指示长度小于10㎜时按5㎜计。
3.7.3 相邻两缺陷在一直线上，其间距小于其中较小的缺陷长度时，应作为条缺陷处理，以两缺陷长度之和作为其指示长度（不考虑间距）。
3.8 缺陷等级评定
3.8.1 不允许存在下列缺陷：
a. 反射波幅位于判废线及Ⅲ区的缺陷；
b. 检测人员判定为裂纹等危害性的缺陷；
3.8.2 最大反射波幅位于Ⅱ区的缺陷，应根据其指示长度按表7的规定予以评定。
3.8.3最大反射波幅低于定量线的非裂纹类缺陷，均评为Ⅰ级。
3.8.4 不合格的缺陷应予以返修。返修部位及热影响区仍按本标准进行检测和等级评定。
表7 Ⅱ区缺陷的等级评定
等级
板厚T
单个缺陷指示长度Ⅰ
多个缺陷的累积指示长度L′
Ⅰ
8～120

＞120～300
L=1/3 T，最小为10，最大不超过30

L=1/3 T，最大不超过50
在任意9T焊缝长度范围内L′不超过T
在任意9T焊缝长度范围内L′不超过T
Ⅱ
8～120

＞120～300
L=1/3 T，最小为12，最大不超过40

L=1/3 T，最大不超过75
在任意4.5T焊缝长度范围内L′不超过T
在任意4.5T焊缝长度范围内L′不超过T
Ⅲ
超过Ⅱ级者
注：①板厚不等的焊缝，以薄板为准。
②当焊缝长度不足9 T（Ⅰ级）或4.5 T（Ⅱ级）时，可按比例折算。

四川良川机械设备有限公司
2010年11月28日

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