GBT 31211.1-2024 無損檢測 超聲導波檢測 第1部分：總則

無損檢測超聲導波檢測Part1:Generalprinciple2024-04-25發(fā)布IGB/T31211.1—2024前言 Ⅲ引言 12規(guī)范性引用文件 3術語和定義 14檢測原理 5安全要求 6人員資格 7通用檢測工藝規(guī)程 38檢測系統(tǒng) 9檢測程序 910檢測結(jié)果評價和處理 11檢測記錄與報告 附錄A(資料性)超聲導波檢測技術的推薦 附錄B(資料性)管材和板材構(gòu)件的頻散曲線與波結(jié)構(gòu)分析 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T31211《無損檢測超聲導波檢測》的第1部分。GB/T31211已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：總則；——第2部分：磁致伸縮法。本文件代替GB/T31211—2014《無損檢測超聲導波總則》,與GB/T31211—2014相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動外，主要技術變化如下：a)更改了部分術語和定義(見第3章，2014年版的第3章);b)更改了檢測原理(見4.1,2014年版的第4章);c)增加了超聲導波檢測技術分類(見4.2);d)刪除了超聲導波檢測的優(yōu)點及特點、局限性(見2014年版的第4章);e)更改了安全要求(見第5章，2014年版的第5章);f)更改了通用檢測工藝規(guī)程(見第7章，2014年版的7.1);g)更改了檢測儀器系統(tǒng)(見8.1,2014年版的8.1);h)更改了超聲導波傳感器(見8.2,2014年版的8.3);i)增加了檢測儀功能分類(見8.3.1);j)更改了試樣(見8.4,2014年版的8.7);k)更改了檢測設備維護與核查(見8.5,2014年版的8.8);1)刪除了檢測條件確定(見2014年版的9.1.4);m)增加了導波檢測模態(tài)與頻率的選擇(見9.2);n)更改了檢測實施(見9.5,2014年版的9.4);o)增加了對比檢測(見9.6);p)更改了不可接受信號的處理(見10.2.4,2014年版的10.2.4)。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由全國無損檢測標準化技術委員會(SAC/TC56)提出并歸口。本文件起草單位：中國特種設備檢測研究院、華中科技大學、浙江大學、上海材料研究所有限公司、湖南省特種設備檢驗檢測研究院、杭州浙達精益機電技術股份有限公司、中特檢云智安全科技(嘉興)有限公司、北京科海恒生科技有限公司、山東瑞祥模具有限公司、山東科捷工程檢測有限公司、安徽華夏高科技開發(fā)有限責任公司。本文件及其所代替文件的歷次版本發(fā)布情況為：——2014年首次發(fā)布為GB/T31211—2014;——本次為第一次修訂，文件號變更為GB/T31211.1—2024。超聲導波檢測技術作為無損檢測的重要組成部分，廣泛應用于石油、化工、電力、海洋工程、交通等領域的管道、軌道、板殼等波導類結(jié)構(gòu)內(nèi)外缺陷的檢測，在帶包覆層和隱蔽遮擋等結(jié)構(gòu)不可達區(qū)域檢測中具有突出優(yōu)勢，且單次檢測距離長、工作效率高，為保障設備安全運行提供重要技術手段。超聲導波檢測技術包含磁致伸縮、壓電超聲、電磁超聲、激光超聲等多種方法。建立超聲導波檢測的總則，有利于超聲導波各具體檢測方法的規(guī)范開展。GB/T31211擬由兩個部分構(gòu)成?！?部分：總則。目的在于規(guī)定超聲導波對管材、棒材、板材、線材、型材等橫截面幾何形狀規(guī)則的結(jié)構(gòu)件進行檢測的總體要求。 第2部分：磁致伸縮法。目的在于規(guī)定用于快速發(fā)現(xiàn)構(gòu)件中存在截面損失的磁致伸縮超聲導波檢測的具體要求。本文件是GB/T31211的第1部分，對超聲導波檢測的總體要求進行規(guī)范。本次對GB/T31211—2014進行修訂，建立GB/T31211超聲導波檢測標準體系，明確了超聲導波檢測通用的技術要求，發(fā)揮基礎性支撐作用，有利于促進超聲導波檢測技術的推廣應用。IN1無損檢測超聲導波檢測本文件描述了利用磁致伸縮、壓電超聲、電磁超聲、激光超聲等多種超聲導波對被檢構(gòu)件檢測的通用方法。本文件適用于管材、棒材、板材、線材(含繩、索)、型材等橫截面幾何形狀規(guī)則的彈性固體結(jié)構(gòu)件的超聲導波檢測。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T9445無損檢測人員資格鑒定與認證GB/T12604.1無損檢測術語超聲檢測GB/T20737無損檢測通用術語和定義3術語和定義GB/T12604.1和GB/T20737界定的以及下列術語和定義適用于本文件。定向引導特定頻率超聲波的結(jié)構(gòu)件。注：如細棒材、管材或薄板等。當其壁厚與波長接近時，則縱波和橫波受邊界條件的影響，不按原來的模式傳播，而是按照特定的形式傳播。沿著波導(3.1)結(jié)構(gòu)表面或內(nèi)部按特定導波模態(tài)(3.6)傳播的超聲波。波速隨頻率變化的現(xiàn)象。頻散方程dispersiveequation根據(jù)特定邊界條件、滿足彈性動力學特解的方程，反映了波速與頻率的關系。頻散曲線dispersioncurve求解頻散方程(3.4)得到的波速與頻率的關系曲線。注：頻散曲線的橫坐標表示頻厚積、頻率、波長或波數(shù)，縱坐標表示群速度或相速度。2導波模態(tài)guidedwavemodes由波導(3.1)的幾何形狀、邊界條件和介質(zhì)性質(zhì)等因素決定的導波在傳播過程中的特定運動形式。對同一導波模態(tài)(3.6)某一頻率下導波傳遞過程中的質(zhì)點位移或應力在構(gòu)件中的分布狀態(tài)。頻厚積productoffrequencyandthickness導波激勵頻率與波導(3.1)厚度的乘積。水平剪切導波horizontalshearguidedwave在薄板類結(jié)構(gòu)中，振動方向垂直于波的傳播方向且平行于板上下表面的超聲導波(3.2)。截面損失crosssectionalarealoss被檢構(gòu)件缺陷處橫截面減少的面積。截面損失率ratioofcrosssectionalarealoss被檢構(gòu)件截面損失(3.10)與其公稱截面面積的比值。4檢測原理4.1檢測基本原理根據(jù)被檢構(gòu)件特征，采用一定的方式在構(gòu)件中激勵出沿構(gòu)件傳播的導波，當該導波遇到缺陷時，產(chǎn)生反射或透射波，采用接收傳感器接收到該波信號，通過分析該波信號特征或傳播時間，即實現(xiàn)對缺陷位置或大小的判別。以管道檢測為例，圖1為超聲導波檢測原理示意圖。標引序號說明：1——激勵傳感器；2——接收傳感器；3——彈性波；4——缺陷。圖1超聲導波檢測原理示意圖4.2方法分類根據(jù)超聲導波產(chǎn)生與接收的物理原理，分為以下類別：——磁致伸縮超聲導波技術；——壓電超聲導波技術；——電磁超聲導波技術；3——激光超聲導波技術。按傳感器布置方式，分為以下類別：——反射式；——透射式。上述不同的檢測技術具有不同的適用對象和特點，常見檢測對象的檢測方法選擇見附錄A。4.3檢測時機超聲導波檢測在以下階段實施：——材料或構(gòu)件制造及安裝過程的檢測，包括最終驗證試驗；——構(gòu)件投入使用后的在役檢測；——構(gòu)件運行過程中的在線檢測和監(jiān)測。5安全要求使用本文件的用戶應在檢測前建立安全準則。檢測過程中的安全要求應至少包括以下要素：a)在實施檢測前，對檢測過程中傷害檢測人員的各種危險源加以辨識，并對檢測人員進行培訓和采取必要的保護措施；b)檢測人員遵守被檢構(gòu)件現(xiàn)場的安全要求，根據(jù)檢測地點的要求穿戴防護工作服和佩戴有關防護設備；c)若有要求，使用的電子儀器具有防爆功能；d)在進行在線檢測時，制定特別的安全措施；e)在封閉空間內(nèi)進行操作時，辨識氧氣含量等相應因素，采取必要的保護措施；f)在高空進行操作時，辨識人員、檢測設備器材墜落等因素，采取必要的保護措施；的保護措施。6人員資格采用本文件進行檢測的人員，應具備超聲導波方面的基礎知識，并按GB/T9445的要求或有關主管部門的規(guī)定取得相應無損檢測人員資格鑒定機構(gòu)頒發(fā)或認可的超聲檢測等級資格證書，從事相應資格等級規(guī)定的檢測工作。7通用檢測工藝規(guī)程從事超聲導波檢測的單位應按本文件的要求制定通用檢測工藝規(guī)程，其內(nèi)容應至少包括以下要素：a)適用范圍；c)檢測人員資格；d)檢測儀器設備，如傳感器、傳感器夾具、信號線、電纜線、儀器主機、檢測數(shù)據(jù)采集和分析軟件等；e)被檢構(gòu)件的信息，如幾何形狀與尺寸、材質(zhì)、設計與運行參數(shù)；f)檢測覆蓋范圍及傳感器型號；4g)被檢構(gòu)件表面狀態(tài)及傳感器安裝方式；h)檢測時機；i)對比試樣及距離-幅度曲線；j)檢測過程和數(shù)據(jù)分析解釋；k)檢測結(jié)果的評定；1)檢測記錄、報告和資料存檔；m)工藝規(guī)程的編制、審核和批準人員；n)編制日期。8檢測系統(tǒng)8.1檢測系統(tǒng)構(gòu)成超聲導波檢測系統(tǒng)構(gòu)成見圖2。根據(jù)被檢構(gòu)件計算頻散曲線，選擇導波模態(tài)和激勵信號頻率；計算機根據(jù)計算結(jié)果控制信號發(fā)生單元，產(chǎn)生所需頻率的信號源，經(jīng)功率放大單元放大后驅(qū)動傳感器產(chǎn)生所需模態(tài)的導波，并在被檢構(gòu)件內(nèi)傳播；傳感器接收到導波在構(gòu)件內(nèi)傳播遇到腐蝕等缺陷時產(chǎn)生的反射回波；放大器將傳感器接收到的信號放大后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入計算機，計算機進行信號分析處理后，得到檢測信號波形及結(jié)果。檢測信號波形及結(jié)果。頻散出線計算軟件信號發(fā)生單元信號采集信母處理單元功放單元激勵單元模數(shù)轉(zhuǎn)換計算機放人器傳感器圖2超聲導波檢測系統(tǒng)構(gòu)成8.2超聲導波傳感器8.2.1.1按傳感器產(chǎn)生超聲導波的工作原理分類，傳感器分為以下類型：——磁致伸縮式；——壓電式；——電磁超聲式；——激光超聲式。8.2.1.2按傳感器與被檢構(gòu)件的接觸方式不同，傳感器分為以下類型：——非接觸式。8.2.1.3按傳感器激勵與接收的導波模態(tài)分類，傳感器分為以下類型： 柱狀導波，包含扭轉(zhuǎn)模態(tài)T(m,n)、縱向模態(tài)L(m,n)、彎曲模態(tài)F(m,n)注：m代表模態(tài)的族數(shù)，n代表圓周階數(shù)?！m姆波，包含對稱模態(tài)S、反對稱模態(tài)A;——水平剪切導波，包含水平剪切模態(tài)SH。5選擇傳感器應辨識以下因素：——構(gòu)件的材料特性，如是否導電或?qū)Т诺?；——?gòu)件的外部狀況，如表面可接近狀況、包覆層材料等；——構(gòu)件的工作環(huán)境狀況，如工作溫度、工作介質(zhì)和承載狀態(tài)等；——檢測目的和檢測缺陷的類型等。根據(jù)不同的適用對象和特點，常見對象的傳感器選擇見附錄A。8.3檢測儀8.3.1檢測儀功能分類檢測儀包含激勵單元、信號處理單元、上位機(計算機)、信號采集與分析軟件等。根據(jù)超聲導波傳感器與儀器通道數(shù)，檢測儀分為以下類型：——單通道檢測儀；——多通道檢測儀；——陣列檢測儀。根據(jù)超聲導波檢測信號掃查與分析方式，檢測儀功能分為以下類型：——A型脈沖檢測功能；——B掃查成像檢測功能。儀器應具有A掃描顯示功能，宜具有B掃描顯示功能。A型脈沖檢測功能，是一種顯示導波在長距離被檢構(gòu)件中傳播歷程的檢測儀器。儀器的波形顯示界面顯示超聲導波的時域波形信號，即信號幅值(縱坐標)與傳播時間或距離(橫坐標)的關系曲線。B掃查成像檢測功能，是一種可顯示掃查方向上的不同位置處導波傳播歷程的檢測儀器。儀器的顯示界面顯示二維圖像信號，縱坐標表示傳感器在被檢構(gòu)件掃查方向的位置，橫坐標表示導波的傳播時間或傳播距離，云圖的顏色深度表示信號幅值大小。對于平板檢測，傳感器掃查方向為平板的寬度方向(O-Y),導波的傳播方向為(O-X),見圖3。對于管道檢測，若傳感器掃查方向為圓周(θ)方向，導波的傳播方向為(O-Z)方向；若傳感器掃查方向為長度(O-Z)方向，導波(周向?qū)Р?的傳播方向為圓周(θ)6標引說明：1——掃查方向；2——傳感器；3——板類被檢構(gòu)件；4——導波傳播方向；5—-B掃查圖像；O——笛卡爾坐標系原點坐標；X——笛卡爾坐標系X方向坐標軸(板長度方向);Y——笛卡爾坐標系Y方向坐標軸(板寬度方向);Z——笛卡爾坐標系Z方向坐標軸(板厚度方向)。圖3超聲導波在板上的B掃查顯示示意圖a)管道周向B掃查示意圖b)管道軸向B掃查示意圖圖4超聲導波在管道上的B掃查顯示示意圖7標引說明：1——掃查方向；2——傳感器；3——導波傳播方向；4——管道；5——B掃查圖像；O——柱坐標系原點坐標；O'—-B掃查起點位置；θ——柱坐標系θ方向坐標軸(管道圓周方向);r——柱坐標系r方向坐標軸(管道半徑方向);x——柱坐標系x方向坐標軸(管道長度方向)。圖4超聲導波在管道上的B掃查顯示示意圖(續(xù))8.3.2檢測儀的組成單元激勵單元的功能主要是產(chǎn)生相應的激勵信號，進而驅(qū)動激勵傳感器在構(gòu)件中激發(fā)出相應模態(tài)的導波。應根據(jù)構(gòu)件狀況、傳感器類型、頻散曲線計算結(jié)果及檢測的缺陷類型選擇合適的激勵單元。信號處理單元是將接收傳感器接收到的信號進行放大、濾波等調(diào)理后，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將信號輸入到計算機。信號處理單元主要包括放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。放大器放大來自傳感器或探頭的信號，同時采用帶通濾波器去除干擾噪聲。模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸入到計算機。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率應至少大于激勵頻率的10倍。信號處理單元應與傳感器、激勵單元、采用的導波模式和檢測目的相匹配。8.3.2.3信號采集與分析軟件超聲導波信號采集與分析軟件應至少包含以下功能：——頻散曲線計算；——信號采集；——信號存儲；——信號分析；——距離-幅度曲線繪制；——信號回放；——信號定位。標準試樣用于對儀器系統(tǒng)檢測靈敏度及其功能進行測試。標準試樣選用材料為20號鋼的無縫直管，規(guī)格尺寸為φ219mm×8mm,長度為6000mm,端面平整光滑、與軸線垂直，無管道包覆層。標準試樣應具有截面損失率分別為3%、6%、9%的三處缺陷，缺陷類型可采用平底孔或環(huán)槽兩種方式，標準試樣的長度、缺陷位置及加工要求，見圖5。8單位為毫米a)平底孔缺陷b)環(huán)槽缺陷標引說明：1——無縫鋼管；2——傳感器位置I、Ⅱ、Ⅲ——局部放大圖的部位序號；EQS——均勻分布。圖5標準試樣示意圖對比試樣用于對被檢構(gòu)件上缺陷的截面損失率當量進行評定。對比試樣應采用與被檢測構(gòu)件材料性能相同或相近的材料制作，其幾何尺寸根據(jù)被檢對象的檢測距離和檢測靈敏度要求確定。除合同各方另有約定之外，按以下要求加工對比試樣。a)對于管材構(gòu)件，試樣的長度至少為儀器可探測9%截面損失率人工缺陷距離的1.2倍。在對比試樣上至少3個部位外表面分別加工多個直徑相同、深度為壁厚40%的平底孔；每個部位所有平底孔組成的截面損失之和應分別按截面損失率3%、6%和9%進行計算，平底孔在環(huán)向間距應均勻分布，在縱向間距的距離應大于1m,深度的公差不大于士0.2mm;試樣兩端的平底孔應至少距試樣端部1m。9b)對于板材構(gòu)件，試樣的長度至少為傳感器聲束有效覆蓋范圍內(nèi)9%截面損失率人工缺陷檢測距離的1.2倍，試樣的寬度至少為傳感器聲束有效覆蓋范圍的2倍，在對比試樣的長度方向上3個部位分別加工平底孔缺陷，缺陷損失率分別為傳感器聲束有效覆蓋范圍內(nèi)構(gòu)件截面的3%、6%、9%,孔的直徑和深度公差不大于±0.2mm。c)對于棒材構(gòu)件，試樣的長度至少為儀器可探測9%截面損失率人工缺陷距離的1.2倍。在對比試樣上至少3個部位外表面分別加工出多個直徑為5mm～10mm、深度為2mm～5mm的平底孔；每個部位所有平底孔組成的截面損失之和應分別按截面損失率3%、6%和9%進行計算，平底孔在環(huán)向間距應均勻分布，在縱向間距的距離應大于1m,深度的公差不大于±0.2mm;試樣兩端的平底孔應至少距試樣端部1m。d)對于線狀捆扎的鋼索或鋼絲繩等構(gòu)件，試樣的長度至少為儀器可探測9%截面損失率人工缺陷距離的1.2倍。在對比試樣上3個部位分別加工出線狀材料的斷口；每個部位所有斷絲組成的截面損失之和應分別按截面損失率3%、6%和9%進行計算，同一處斷絲應緊密相鄰；試樣兩端的斷口應至少距試樣端部1m,不同部位斷口的間距應大于1m,在環(huán)向應均勻分布。e)對于型材構(gòu)件，應采用分區(qū)檢測方式。在對比試樣的每個區(qū)域至少3個部位分別加工多處槽形缺陷；每個部位所有切槽組成的截面損失之和分別按該檢測區(qū)域截面損失率3%、6%和9%進行計算，切槽寬度2mm～5mm,切槽在型材長度方向的間隔距離應大于1m,切槽深度公差不大于±0.2mm;試樣兩端的切槽應至少距試樣端部1m。8.5檢測設備的維護和核查每6個月對檢測設備進行周期性維護和核查，以保證儀器功能。在現(xiàn)場檢測前，應在實驗室內(nèi)選擇相應規(guī)格的標準試樣對檢測儀器進行核查，若檢測結(jié)果與已知試樣缺陷分布相符，則表明儀器正常。在現(xiàn)場檢測時，如懷疑設備的檢測結(jié)果，應對設備進行功能核查和調(diào)整，并記錄每次核查結(jié)果。9檢測程序9.1檢測前的準備資料審查應包括以下內(nèi)容；a)被檢構(gòu)件制造文件資料，如產(chǎn)品合格證、質(zhì)量證明文件、竣工圖等，重點了解其類型、結(jié)構(gòu)特征和材質(zhì)特性等；b)被檢構(gòu)件運行記錄資料，如運行參數(shù)、工作環(huán)境、載荷變化情況以及運行中出現(xiàn)的異常情況等；c)被檢構(gòu)件檢驗資料，如歷次檢驗與檢測報告；d)被檢構(gòu)件其他資料，如維護、保養(yǎng)、修理和改造的文件資料等。在現(xiàn)場勘查時，應找出所有影響檢測結(jié)果的障礙和噪聲源，如內(nèi)部或外部附件的移動、電磁干擾、機械振動和流體流動等，宜盡可能設法排除這些噪聲源。9.1.3檢測作業(yè)指導書或工藝卡編制對于每個被檢構(gòu)件，根據(jù)使用的儀器和現(xiàn)場實際情況，按照通用檢測工藝規(guī)程編制被檢構(gòu)件超聲導波檢測作業(yè)指導書或工藝卡；確定超聲導波傳感器型號、安裝的部位和表面條件，畫出被檢構(gòu)件結(jié)構(gòu)示9.2導波檢測模態(tài)與頻率的選擇在導波檢測中，首先得到被檢測構(gòu)件的頻散曲線，結(jié)合導波在被檢構(gòu)件截面上的波結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)頻散曲線和波結(jié)構(gòu)選擇合適的導波模態(tài)和檢測頻率。不同頻率的導波對各類損傷有不同的靈敏度，檢測過程中宜采用多種頻率掃查或掃頻。9.2.2頻散曲線的獲取應根據(jù)被檢構(gòu)件選擇合適的計算方程和以下參數(shù)，計算超聲導波在構(gòu)件中傳播時的頻散曲線：——材料密度；——材料彈性模量；——材料泊松比；——構(gòu)件的內(nèi)徑和外徑(對于管材)、直徑(對于棒材和纜索)或壁厚(對于板材)。針對管、板類構(gòu)件建立被測對象的納維爾(Navier)波動方程，求出波在被測構(gòu)件中傳播的位移和應力表達式，然后根據(jù)被檢構(gòu)件的位移應力等邊界條件建立頻散方程，該方程為超聲波頻率(f)與波傳播速度(v)的函數(shù)，求解頻散方程即得到f(v)曲線，即頻散曲線，見附錄B。典型管道的導波頻散曲線示意圖見圖6,橫坐標代表頻厚積，如果厚度給定的情況下可簡化成頻率，縱坐標代表導波在構(gòu)件中傳播的群速度。對于L(0,1)模態(tài)，在頻率區(qū)域1是非頻散的。對于L(0,2)模態(tài)，在頻率區(qū)域2是非頻散的。對于T(0,1)模態(tài)，在整個頻率區(qū)間是非頻散的。針對棒、線材、型材類構(gòu)件可通過數(shù)值模擬方法獲取頻散曲線，亦可通過現(xiàn)場掃頻方式獲取合適的檢測頻率。f標引說明：1-頻率區(qū)域1;2——頻率區(qū)域2;f——頻率，單位為千赫茲(kHz);cg——群速度，單位為米每秒(m/s)。藍色曲線——L(0,1)模態(tài)群速度頻散曲線；紅色曲線——T(0,1)模態(tài)群速度頻散曲線；紫色曲線——L(0,2)模態(tài)群速度頻散曲線。圖6典型頻散曲線示意圖導波模態(tài)的波結(jié)構(gòu)，用于表征導波振動位移在截面的分布，是導波模態(tài)選擇參考依據(jù)之一。在求解頻散曲線的特征方程中分析模態(tài)在被檢構(gòu)件的分布，特征向量表征導波振動位移在被檢構(gòu)件截面的分布。9.2.4檢測模態(tài)選擇原則根據(jù)不同類型的被檢構(gòu)件，按照以下原則，結(jié)合頻散曲線和波結(jié)構(gòu)，選擇合適的檢測模態(tài)和頻率范圍。a)管材類被檢構(gòu)件●對于充液的管道，宜采用扭轉(zhuǎn)模態(tài)的超聲導波進行檢測；●公稱直徑為20mm～100mm的管道，宜采用T(0,1)、L(0,1)、L(0,2)模態(tài)的超聲導波并使用A型脈沖檢測法；●公稱直徑為100mm～800mm的管道，宜采用T(0,1)、L(0,1)、L(0,2)以及T(n,1)模態(tài)的超聲導波并使用A型脈沖檢測方法或B掃查成像檢測方法進行檢測，必要時同時采用兩種方法協(xié)同檢測；●公稱直徑大于800mm的管道，宜采用T(n,1)模態(tài)的超聲導波并使用B掃查成像檢測方法進行檢測。b)板材類被檢構(gòu)件●長距中低頻檢測時，一般宜采用零階水平剪切波SH0模態(tài)、零階蘭姆波S0、A0模態(tài)的導波進行檢測；●對于寬度大于300mm的板，宜采用導波B掃查成像檢測方法進行檢測。c)線材和棒材等被檢構(gòu)件宜采用縱向模態(tài)進行檢測。d)型材類被檢構(gòu)件其頻散曲線與型材的幾何尺寸及材料聲學參數(shù)有關且頻散特性復雜。根據(jù)構(gòu)件情況計算頻散曲線并分析波結(jié)構(gòu)，選取頻散現(xiàn)象較弱的模態(tài)和頻段。9.2.5檢測頻率選擇原則按照以下原則選擇頻率。a)宜選用零階模態(tài)的非頻散區(qū)域?qū)嵤z測，在選定檢測模態(tài)后，由頻散曲線上檢測模態(tài)非頻散段確定檢測頻厚積范圍。b)對于上下或內(nèi)外表面無液體或固體接觸的波導結(jié)構(gòu)實施導波檢測時，可不考慮波結(jié)構(gòu)的影響，在選定非頻散段后，根據(jù)檢測距離和缺陷檢測靈敏度，確定檢測頻率。c)對于上下或內(nèi)外表面有液體或固體接觸的波導結(jié)構(gòu)實施導波檢測時，識別波結(jié)構(gòu)的影響，在選定非頻散段后，液體接觸層，優(yōu)選波結(jié)構(gòu)表面離面位移小的頻率點；固體接觸層，優(yōu)選波結(jié)構(gòu)表面處總位移小的頻率點。綜合考慮檢測距離和缺陷檢測靈敏度的影響后，最終確定檢測頻率。d)繩、索類構(gòu)件宜采用低頻的超聲導波進行檢測。9.3距離-幅度曲線繪制應采用8.4.2規(guī)定的對比試樣在實驗室內(nèi)經(jīng)過實測繪制距離-幅度曲線。該曲線族由記錄線、評定線和判廢線組成；記錄線由3%截面損失率的人工缺陷反射波幅直接繪制而成，評定線由6%截面損失率的人工缺陷反射波幅直接繪制而成，判廢線由9%截面損失率的人工缺陷反射波幅直接繪制而成。記錄線以下(包括記錄線)為I區(qū)，記錄線與評定線(包括評定線)之間為Ⅱ區(qū)，評定線與判廢線之間為Ⅲ區(qū)，判廢線及其以上區(qū)域為IV區(qū)，見圖7。叁叁L)0——背景噪聲；1——盲區(qū)；2——記錄線；3——評定線；4——判廢線；圖7反射法距離-幅度曲線示意圖9.4傳感器安裝傳感器安裝應滿足以下要求：a)按照確定的檢測方案在被檢構(gòu)件上確定傳感器安裝的具體位置，傳感器的安裝部位遠離被檢b)對傳感器的安裝部位進行表面處理，對于接觸式傳感器，被檢構(gòu)件表面清理干凈、平整，以提高耦合效率；對于非接觸式傳感器，靠近被測構(gòu)件，以減小外界電磁、振動等干擾；c)傳感器壓在被檢構(gòu)件的表面，使傳感器與被檢構(gòu)件表面達到良好的聲耦合狀態(tài)；d)采用機械夾具、磁夾具或其他方式將傳感器固定在被檢構(gòu)件上，并保持傳感器與被檢構(gòu)件和固定裝置的絕緣；e)對于高溫構(gòu)件超聲導波檢測，采用高溫傳感器或非接觸的電磁超聲與磁致伸縮超聲導波傳感器。9.5檢測實施9.5.1檢測儀器調(diào)試檢測儀器的調(diào)試包括以下步驟：a)連接傳感器與儀器主機；b)打開儀器開關通電，并按儀器制造商規(guī)定的時間預熱，使儀器達到穩(wěn)定工作狀態(tài)；c)按照被檢構(gòu)件的具體情況和頻散曲線計算確定的檢測頻率等設定儀器的工作參數(shù)；d)對被檢構(gòu)件發(fā)射超聲導波信號，觀察構(gòu)件的端頭、接頭、焊縫、外部支撐等部位產(chǎn)生的超聲導波反射信號，測量被檢構(gòu)件超聲導波傳播的波速；e)進一步調(diào)節(jié)儀器工作參數(shù)，使儀器處于良好的工作狀態(tài)。9.5.2檢測信號分析和解釋檢測信號的分析和解釋通常應參考相關試驗建立的數(shù)據(jù)庫，應至少包括以下內(nèi)容：a)采用調(diào)節(jié)好的儀器，對被檢構(gòu)件進行檢測，觀察和記錄出現(xiàn)的超聲導波反射回波信號；b)對于出現(xiàn)的超聲導波反射回波信號，首先確定這些信號是否是由構(gòu)件的端頭、接頭、焊縫、外部支撐等部位產(chǎn)生的，如果確定即可排除；c)對于被檢構(gòu)件上無明顯幾何形狀變化部位的超聲導波回波信號，排除反向回波、多次反射波及噪聲等干擾信號后，即可確定為材料損失缺陷等截面變化產(chǎn)生的超聲導波回波信號，首先確定這一回波信號的反射部位，并加以標識，然后進行檢測結(jié)果評價和處理。9.6對比檢測對比檢測包括歷史檢測數(shù)據(jù)對比和橫向檢測數(shù)據(jù)對比。歷史檢測數(shù)據(jù)對比是指同一個被檢對象在不同時間的檢測結(jié)果進行對比分析，橫向檢測數(shù)據(jù)對比是指多個相同被檢對象的檢測結(jié)果進行對比分析。9.6.2檢測儀器與傳感器安裝對比檢測應采用相同型號的傳感器，安裝方法應按照9.4執(zhí)行。檢測儀器調(diào)試及傳感器安裝位置應按照儀器的操作說明執(zhí)行，其要求應至少包括以下內(nèi)容：a)檢測儀器參數(shù)設置保持一致，包括激勵單元、接收單元的參數(shù)設置及波速等；b)數(shù)據(jù)采集前，儀器按儀器制造商規(guī)定的時間預熱，使儀器達到穩(wěn)定工作狀態(tài)；c)采用橫向檢測數(shù)據(jù)對比時，各被檢構(gòu)件的傳感器安裝位置保持相同，且被檢構(gòu)件的工況應相同；d)采用歷史檢測數(shù)據(jù)對比時，傳感器在檢測周期內(nèi)穩(wěn)定安裝在被檢構(gòu)件上，或每次數(shù)據(jù)采集時確保傳感器的安裝條件一致。9.6.3橫向檢測數(shù)據(jù)對比分析與解釋橫向檢測數(shù)據(jù)對比的分析與解釋通常應與參考信號進行對比，至少包括以下內(nèi)容：a)采用調(diào)節(jié)好的儀器，對無缺陷的被檢構(gòu)件進行檢測，觀察和記錄出現(xiàn)的超聲導波反射回波信號，獲取被檢構(gòu)件的參考信號庫；b)對被檢構(gòu)件進行檢測，觀察和記錄出現(xiàn)的超聲導波反射回波信號；c)對于出現(xiàn)的超聲導波反射回波信號，結(jié)合現(xiàn)場被檢構(gòu)件的特征，首先確定這些信號是否是由構(gòu)d)將被檢構(gòu)件采集到的信號與參考信號進行對比，查找出與參考信號有差異的結(jié)構(gòu)部位即為疑似缺陷，并在被檢構(gòu)件上標識，然后對檢測結(jié)果進行評價與處理。9.6.4歷史檢測數(shù)據(jù)對比分析與解釋歷史檢測數(shù)據(jù)對比分析與解釋通常應與參考信號進行對比，至少包括以下內(nèi)容。a)傳感器首次安裝完成后，采用調(diào)節(jié)好的儀器，對被檢構(gòu)件進行檢測，獲取被檢構(gòu)件的參考信號庫；首次采集參考信號時，應對被檢構(gòu)件的工況進行分析。構(gòu)件在不同工況下的差異過大時(如溫度、傳輸介質(zhì)黏度、構(gòu)件接觸條件等),應建立不同工況下的參考信號庫。b)分析被檢構(gòu)件的腐蝕速度、關鍵程度、風險情況等因素，確定被檢構(gòu)件檢測的周期。c)按照檢測周期，對被檢構(gòu)件進行定期檢測，存儲每次檢測的波形數(shù)據(jù)。d)將定期采集到檢測信號與參考信號進行對比，查找出檢測信號與參考信號差異的結(jié)構(gòu)部位即為疑似缺陷?？刹捎萌斯び^察法或計算分析法進行對比分析。e)對被檢構(gòu)件上的疑似缺陷位置進行標識，然后對檢測結(jié)果進行評價與處理。10檢測結(jié)果評價和處理10.1檢測結(jié)果分級將超聲導波檢測發(fā)現(xiàn)的缺陷信號與距離-幅度曲線進行比對分級，反射波幅在I區(qū)的為工級，在Ⅱ區(qū)的為Ⅱ級，在Ⅲ區(qū)的為Ⅲ級，在IV區(qū)的為IV級。10.2不可接受信號的確定與處理超聲導波檢測給出的是缺陷當量，由于腐蝕、機械損傷等金屬損失缺陷的大小和形狀與人工缺陷不同，且被檢構(gòu)件的實際幾何尺寸與對比試樣間存在差異，導致檢測結(jié)果顯示的缺陷當量值與其真實缺陷會存在一定的差異，因此不可接受信號的水平的確定應根據(jù)被檢構(gòu)件的具體情況由用戶和檢測人員協(xié)商確定。10.2.2基于距離-幅度曲線分級的確定用戶參與確定的，以用戶的要求確定不可接受信號的等級；用戶不參與確定的，由檢測人員確定不可接受信號的等級，一般檢測結(jié)果判為Ⅲ級和IV級的信號，即為不可接受信號。10.2.3基于被檢構(gòu)件上真實缺陷的確定首先對檢測發(fā)現(xiàn)的前三個最大的缺陷信號部位，按10.2.4規(guī)定的方法進行復檢，根據(jù)復檢結(jié)果逐步確定不可接受缺陷信號的水平。10.2.4不可接受信號的處理對于確定的不可接受信號，采用以下方法進行復檢：a)采用目視和小錘敲擊的方法進行檢測，用以分辨是位于外表面或內(nèi)部的缺陷；b)對于外表面缺陷可采用深度尺直接測量缺陷的深度；c)對于管材或板材的內(nèi)表面缺陷，應采用雙晶直探頭進行超聲檢測測量，以更精確地測量缺陷的深度；d)對于高溫在線檢測，宜采用電磁超聲測厚進行腐蝕剩余壁厚測量，以更精確地測量缺陷的深度；e)對于其他形狀的構(gòu)件，可采用射線、超聲、漏磁等各種無損檢測方法進行復檢；f)必要時，經(jīng)用戶同意，也可采用解剖抽查的方式進行驗證。11檢測記錄與報告11.1檢測記錄應按檢測工藝規(guī)程的要求記錄檢測數(shù)據(jù)和有關信息。11.2檢測報告超聲導波檢測報告應至少包括以下內(nèi)容：a)委托單位；b)檢測單位；c)被檢構(gòu)件的信息，如名稱、編號、設計與工作參數(shù)、材料和幾何尺寸等；d)本文件編號、規(guī)范和相關規(guī)定文件；e)檢測儀器型號、檢測方式、傳感器型號及固定方式；f)檢測儀器工作參數(shù)設置；g)距離-幅度曲線；h)傳感器安裝部位示意圖；i)檢測軟件名及數(shù)據(jù)文件名；j)檢測結(jié)果分析及分級結(jié)果及數(shù)據(jù)圖；k)檢測結(jié)論；1)檢測人員和審核人員簽字及資格證書編號；m)檢測日期。(資料性)超聲導波檢測技術的推薦超聲導波常用檢測技術主要有磁致伸縮超聲導波、壓電陣列超聲導波、電磁超聲導波、激光超聲導波檢測技術，其選用建議見表A.1。表A.1超聲導波檢測技術選用建議檢測對象及工況優(yōu)選波型模態(tài)檢測頻率檢測缺陷優(yōu)選技術壓電陣列超聲導波磁致伸縮超聲導波電磁超聲導波激光超聲導波管道導波長距離粗檢測10kHz~腐蝕1133管道短距超聲導波軸向/周向B掃查成像精檢蘭姆波、類水平剪切波模態(tài)裂紋等4112管道支吊架處缺陷檢測軸向/周向傳播蘭姆波或類水平剪切波模態(tài)150kHz~裂紋等2113板類結(jié)構(gòu)檢測蘭姆波、水平剪切導波模態(tài)10kHz~裂紋等1111焊縫檢測蘭姆波、水平剪切導波模態(tài)焊接缺陷1111非金屬復合材料導波檢測蘭姆波50kHz~分層等1114鋼絲/鋼絞線/鋼絲繩/纜索檢測柱狀導波3kHz~斷絲等4124鋼軌檢測鋼軌導波20kHz~剝落2122鋼棒/桿檢測柱狀導波3kHz~腐蝕1111高低溫在線超聲導波檢測“(類)蘭姆波、(類)水平剪切導波模態(tài)10kHz~裂紋等2111在線監(jiān)測各類超聲導波10kHz~裂紋等1114注：1——強；2—-中；3—-弱；4—-不適合?！北粰z構(gòu)件溫度大于80℃,宜采用磁致伸縮超聲導波和電磁超聲導波。(資料性)管材和板材構(gòu)件的頻散曲線與波結(jié)構(gòu)分析B.1管材構(gòu)件的頻散曲線與波結(jié)構(gòu)B.1.1頻散曲線對于管材構(gòu)件，其質(zhì)點位移方程由公式(B.1)給出：式中：u——質(zhì)點位移場，單位為米(m);a,μ——材料拉梅常數(shù)，單位為帕斯卡(Pa);p——材料密度，單位為千克每立方米(kg/m2)o——應力，單位為帕斯卡(Pa)。公式(B.1)在柱坐標系下的邊界條件為σ=σ=σa=0,r=R,r=R。。柱坐標系下的管道模型見r——圓柱坐標系半徑方向坐標軸；x——圓柱坐標系長度方向坐標軸；R;——管道內(nèi)徑，單位為米(m);圖B.1柱坐標系下的管道模型將位移矢量(u)進行亥姆霍茲分解，得到公式(B.2):u=▽φ+▽XH………(B.2)式中：φ——膨脹標量勢；H——等容矢量勢。將公式(B.2)代入公式(B.1),并利用等容條件▽·H=0,得到縱波控制方程(B.3)和橫波控制方程求得固體中縱波和橫波的速度表達式分別為公式(B.5)和公式(B.6):GB/T31211.1—2024……(B.5)利用邊界條件，加入等容條件，求解控制方程式(B.1)得到特征方程(B.7):………(B.7)通過求解公式(B.7)特征方程，獲取特征值、特征向量，可得到管道中超聲導波傳播的頻散曲線和波結(jié)構(gòu)等信息。直徑為219mm,壁厚為5mm的典型無包覆層無縫管導波相速度頻散曲線和群速度頻fa)相速度頻散曲線f圖B.2典型管道的頻散曲線標引說明：f——頻率，單位為千赫茲(kHz);Cp——相速度，單位為千米每秒(km/s);Cg——群速度，單位為千米每秒(km/s);T(0,1)、T(0,2)、T(0,3)紅色曲線——扭轉(zhuǎn)(T)模態(tài)頻散曲線；藍色曲線——縱向(L)模態(tài)頻散曲線。頻率為64kHz,模態(tài)為T(0,1)、L(0,1)、L(0,2)的超聲導波在直徑為219mm壁厚為5mm的無包覆層無縫管上的波結(jié)構(gòu)徑向位移分布見圖B.3,圖中橫坐標表示歸一化位移，縱坐標表示管道半徑。由圖可見，T(0,1)扭轉(zhuǎn)模態(tài)的波結(jié)構(gòu)僅有周向位移(ug),且在整個壁厚分布均勻；L(0,1)和L(0,2)縱向模態(tài)的波結(jié)構(gòu)同時具有徑向位移(u,)和軸向位移(u,),無周向位移(ug)。其中，L(0,1)模態(tài)的徑向位移較大，且在壁厚方向均勻；L(0,2)模態(tài)的徑向位移很小。L(0,1)模態(tài)的軸向位移在壁厚方向分布不均勻，在內(nèi)壁和外壁較大，但在壁厚的中點很??；L(0,2)模態(tài)的軸向位移較大，且在壁厚方向均勻。DDD?a)T(0,1)模態(tài)的徑向位移b)L(0,1)模態(tài)的徑向位移c)L(0,2)模態(tài)的徑向位移標引說明：Dx——歸一化位移；r——半徑，單位為毫米ug——周向位移；ur——徑向位移：紅色曲線——周向位移分量在半徑方向的分布曲線；綠色曲線——徑向位移分量在半徑方向的分布曲線；藍色曲線——軸向位移分量在半徑方向的分布曲線。圖B.3管道中T(0,1)、L(0,1)、L(0,2)模態(tài)超聲導波在頻率f=64kHz時的徑向位移分布導波模態(tài)的波結(jié)構(gòu)，包括徑向位移分布、周向位移分布和軸向位移分布，表征導波模態(tài)的能量分布，是導波模態(tài)的重要特征，往往與導波的激勵、缺陷的檢測等相關聯(lián)，波結(jié)構(gòu)匹配是超聲導波換能器設