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無(wú)損檢測(cè)電磁超聲脈沖回波式測(cè)厚方法Measuringthicknessbyelectromagneticultrasonicpulse-echo2021-10-11發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)GB/T40730—2021前言 I 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4測(cè)厚原理、厚度值計(jì)算及測(cè)厚類型 5人員要求 46安全要求 47檢測(cè)工藝規(guī)程 48檢測(cè)設(shè)備和器材 59檢測(cè)程序 810測(cè)量結(jié)果不確定度 11檢測(cè)記錄與報(bào)告 附錄A(資料性)電磁超聲測(cè)厚方法的主要優(yōu)點(diǎn)及局限性 附錄B(資料性)常用材料溫度-橫波聲速表 附錄C(資料性)電磁超聲測(cè)厚儀測(cè)量材料溫度-聲速曲線的方法 附錄D(資料性)影響電磁超聲測(cè)厚結(jié)果測(cè)量不確定度的因素 I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)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(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由全國(guó)無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC56)提出并歸口。本文件起草單位:中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院、上海材料研究所、中北大學(xué)、清華大學(xué)、電子科廣東汕頭超聲電子股份有限公司超聲儀器分公司、武漢中科創(chuàng)新技術(shù)股份有限公司、合肥通用機(jī)械研究院有限公司、南昌航空大學(xué)。1無(wú)損檢測(cè)電磁超聲脈沖回波式測(cè)厚方法本文件規(guī)定了使用電磁超聲換能器激勵(lì)和接收超聲進(jìn)行材料厚度測(cè)量的方法。本文件適用于溫度范圍在-196℃~800℃之間的鋼材、有色金屬及其他采用電磁超聲換能器激發(fā)超聲的材料的測(cè)量。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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,僅注日期對(duì)應(yīng)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(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證GB/T12604.1無(wú)損檢測(cè)術(shù)語(yǔ)超聲檢測(cè)GB/T27418測(cè)量不確定度評(píng)定和表示GB/T34885無(wú)損檢測(cè)電磁超聲檢測(cè)總則3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T12604.1、GB/T27418和GB/T34885界定的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。4測(cè)厚原理、厚度值計(jì)算及測(cè)厚類型4.1測(cè)厚原理電磁超聲技術(shù)是通過(guò)電-磁-聲耦合換能的方式,實(shí)現(xiàn)超聲的激發(fā)與接收。電磁超聲的核心換能器件為磁鐵和線圈,基本工作原理如圖1所示。電磁超聲激發(fā)過(guò)程中,當(dāng)置于被檢導(dǎo)電材料上方的線圈通以瞬態(tài)交變電信號(hào)時(shí),被檢材料表面產(chǎn)生感應(yīng)渦流,同時(shí)線圈感生出動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)。渦流區(qū)域材料在偏置磁場(chǎng)和動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)作用下受到洛侖茲力的作用。由于線圈中通過(guò)的是交變電流,感生的渦流也是交變的,從而渦流區(qū)域材料中各質(zhì)點(diǎn)受到的洛侖茲力也是交變的。這種交變作用力使材料表面質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生振動(dòng),如果交變的頻率是超聲頻段,則產(chǎn)生的振動(dòng)表現(xiàn)為超聲振動(dòng),即在材料中激發(fā)出超聲。如果被檢材料是鐵磁性材料,除了交變的洛侖茲力,還存在交變的磁致伸縮力和磁化力,在三種力的共同作用下,引起材料表面質(zhì)點(diǎn)的超聲振動(dòng),從而產(chǎn)生超聲。電磁超聲接收過(guò)程是激發(fā)的逆作用過(guò)程。電磁超聲測(cè)厚方法不是直接測(cè)量厚度,而是由超聲的傳播時(shí)間與速度的乘積求得被測(cè)對(duì)象厚度值。傳播時(shí)間為超聲在被測(cè)對(duì)象厚度路徑上一次傳播的時(shí)間或多次往復(fù)傳播的時(shí)間差。電磁超聲測(cè)厚方法的主要優(yōu)點(diǎn)及局限性參見(jiàn)附錄A。2標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明:3——被檢材料;a——靜態(tài)偏置磁場(chǎng);b——瞬態(tài)交變信號(hào);d——感應(yīng)渦流;e——洛倫茲力;圖1電磁超聲激發(fā)/接收機(jī)制4.2厚度值計(jì)算4.2.1測(cè)厚模式采用電磁超聲測(cè)厚時(shí),常見(jiàn)的測(cè)厚模式有:a)一次脈沖回波測(cè)厚;b)多次脈沖回波測(cè)厚;c)超聲共振測(cè)厚。4.2.2一次脈沖回波測(cè)厚原理如圖2a)和圖2d)所示,厚度值是聲速與超聲在材料厚度路徑上傳播時(shí)間的乘積,見(jiàn)式(1): 式中:d——厚度,單位為米(m);v——聲速,單位為米每秒(m/s);△t——超聲在材料厚度路徑上往返一次的傳播時(shí)間,單位為秒(s)。4.2.3多次脈沖回波測(cè)厚原理如圖2b)和圖2e)所示,厚度值是多個(gè)相鄰脈沖時(shí)間差的平均值與聲速的乘積。由于檢測(cè)較薄3A/A/試件時(shí),聲波在材料中會(huì)經(jīng)過(guò)多次反射,形成多次底面回波,在測(cè)厚時(shí)提取多次相鄰脈沖時(shí)間差,對(duì)其時(shí)間差求平均再乘以當(dāng)前聲速即為厚度。見(jiàn)式(2):式中:d——厚度,單位為米(m);v——聲速,單位為米每秒(m/s);4.2.4超聲共振測(cè)厚原理如圖2c)和圖2f)所示,特定頻率的超聲進(jìn)入材料后,在其上下表面來(lái)回反射達(dá)到駐波條件后,產(chǎn)生超聲共振現(xiàn)象。共振測(cè)厚時(shí),一般采用寬頻探頭、寬頻激發(fā)接收系統(tǒng)和寬頻激勵(lì)信號(hào),接收到的檢測(cè)信號(hào)中存在共振信號(hào),將共振信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換,可獲得共振頻率,在已知聲速條件下,獲得厚度值。見(jiàn)式(3):式中:d——厚度,單位為米(m);n——自然數(shù);v——聲速,單位為米每秒(m/s);f,——試件中第n階共振頻率,單位為赫茲(Hz),實(shí)際中通常采用第1階共振頻率進(jìn)行計(jì)算。a)一次脈沖回波測(cè)厚原理b)多次脈沖回波測(cè)厚原理c)超聲共振測(cè)厚原理頻率/MH:d)一次脈沖回波測(cè)厚信號(hào)e)多次脈沖回波測(cè)厚信號(hào)f)超聲共振測(cè)厚頻譜圖2電磁超聲測(cè)厚模式44.3測(cè)厚類型電磁超聲測(cè)厚以檢測(cè)中探頭適用溫度范圍劃分如下:a)超高溫測(cè)厚——被檢材料溫度不小于350℃時(shí)的測(cè)厚;b)高溫測(cè)厚——被檢材料溫度大于或等于80℃且小于350℃時(shí)的測(cè)厚;c)常溫測(cè)厚——被檢材料溫度大于或等于0℃且小于80℃時(shí)的測(cè)厚;d)低溫測(cè)厚——被檢材料溫度大于一50℃且小于0℃時(shí)的測(cè)厚;e)超低溫測(cè)厚——被檢材料溫度不大于一50℃時(shí)的測(cè)厚。5人員要求按本文件實(shí)施測(cè)厚的檢測(cè)人員應(yīng)按GB/T9445或合同各方同意的體系進(jìn)行人員資格鑒定或認(rèn)證,取得超聲檢測(cè)人員資格等級(jí)證書(shū),并由雇主或代理對(duì)其進(jìn)行崗位培訓(xùn)和授權(quán)。6安全要求本章沒(méi)有列出進(jìn)行檢測(cè)時(shí)所有的安全要求,使用本文件的用戶應(yīng)在檢測(cè)前建立安全準(zhǔn)則。檢測(cè)過(guò)程中的安全要求至少包括如下要素:a)在實(shí)施檢測(cè)前,應(yīng)對(duì)檢測(cè)過(guò)程中可能傷害檢測(cè)人員的各種危險(xiǎn)源加以辨識(shí),并對(duì)檢測(cè)人員進(jìn)行培訓(xùn)和采取必要的保護(hù)措施;b)檢測(cè)人員應(yīng)遵守被檢件現(xiàn)場(chǎng)的安全要求,根據(jù)檢測(cè)地點(diǎn)的要求穿戴防護(hù)工作服和佩戴有關(guān)防護(hù)設(shè)備;c)在危爆場(chǎng)合使用時(shí),由于電磁超聲激發(fā)電壓一般在高壓范圍,應(yīng)注意對(duì)儀器、接插線、電磁超聲前端的放電測(cè)試,確保具有防爆性后,再實(shí)施檢測(cè);d)在進(jìn)行在線檢測(cè)時(shí),應(yīng)制定特別的安全措施;e)在封閉空間內(nèi)進(jìn)行操作時(shí),宜考慮氧氣含量等相應(yīng)因素,并采取必要的保護(hù)措施;f)在高空進(jìn)行操作時(shí),宜考慮人員、檢測(cè)設(shè)備器材墜落等因素,并采取必要的保護(hù)措施;g)在極端環(huán)境下進(jìn)行操作時(shí),如低溫、高溫等條件下,宜考慮人員凍傷、燙傷等因素,并采取必要的保護(hù)措施;h)永磁式電磁超聲換能器在運(yùn)輸、存放、搬運(yùn)和使用過(guò)程中避免強(qiáng)磁對(duì)人身安全、設(shè)備、儀器儀表和環(huán)境的影響;i)檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意磁場(chǎng)導(dǎo)致的人員受傷和設(shè)備損壞及對(duì)其他輔助電子設(shè)備的影響;j)儀器操作中,應(yīng)注意儀器、換能器和導(dǎo)線高壓漏電檢查,避免高壓放電對(duì)人體或物品造成危害。7檢測(cè)工藝規(guī)程從事電磁超聲測(cè)厚檢測(cè)的單位應(yīng)按本文件的要求制定通用檢測(cè)工藝規(guī)程,其內(nèi)容至少應(yīng)包括如下a)適用范圍;b)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)或其他技術(shù)文件;c)檢測(cè)人員資格要求;d)檢測(cè)設(shè)備和器材;e)被檢產(chǎn)品信息及檢測(cè)前的準(zhǔn)備要求;5f)檢測(cè)時(shí)機(jī);g)檢測(cè)方法和檢測(cè)步驟;h)檢測(cè)的標(biāo)記和原始數(shù)據(jù)記錄要求;i)檢測(cè)后的操作要求;j)檢測(cè)結(jié)果的評(píng)價(jià)及處理方式;k)編制(等級(jí))、審核(等級(jí))和批準(zhǔn)人;1)制定日期。8檢測(cè)設(shè)備和器材8.1測(cè)厚儀8.1.1電磁超聲測(cè)厚儀類型8.1.1.1按支持的電磁超聲探頭磁鐵種類分類,電磁超聲測(cè)厚儀分為如下類型,a)永磁鐵式電磁超聲測(cè)厚儀;b)電磁鐵式電磁超聲測(cè)厚儀;c)雙模式電磁超聲測(cè)厚儀(既支持永磁鐵式又支持電磁鐵式探頭)。8.1.1.2按用途分類,電磁超聲測(cè)厚儀分為如下類型:a)手動(dòng)單次測(cè)量型電磁超聲測(cè)厚儀;b)自動(dòng)連續(xù)掃查型電磁超聲測(cè)厚系統(tǒng);c)長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)型電磁超聲測(cè)厚系統(tǒng)。8.1.1.3按電磁超聲測(cè)厚儀顯示方式分類,電磁超聲測(cè)厚儀分為如下類型:a)數(shù)字直讀式——直接顯示被測(cè)材料厚度;b)A掃顯示式——顯示A掃描檢測(cè)信號(hào)同時(shí)顯示被測(cè)材料厚度。8.1.2電磁超聲測(cè)厚儀基本參數(shù)電磁超聲測(cè)厚儀應(yīng)提供如下參數(shù):a)激發(fā)工作電壓范圍;b)激發(fā)工作電流范圍;c)激發(fā)脈沖類型與特征;d)輸出/輸入阻抗;e)工作頻率范圍;f)最大接收增益;g)可調(diào)接收增益范圍及步長(zhǎng);h)測(cè)量分辨率。8.1.3電磁超聲測(cè)厚儀其他參數(shù)電磁超聲測(cè)厚儀宜提供如下參數(shù):a)尺寸;b)重量;c)電池工作時(shí)間;e)存儲(chǔ)與運(yùn)輸要求。68.1.4電磁超聲測(cè)厚儀功能要求電磁超聲測(cè)厚儀功能宜滿足如下要求:a)用于高溫或低溫材料檢測(cè)的測(cè)厚儀宜具有測(cè)量和指示被檢材料溫度功能;b)電磁超聲測(cè)厚儀至少具有4.2.1中所述的三種測(cè)厚模式中的一種;c)電磁超聲測(cè)厚儀的工作頻率范圍一般為0.5MHz~20MHz,常用頻率范圍為1MHz~d)電磁超聲測(cè)厚儀動(dòng)態(tài)增益調(diào)節(jié)范圍不小于40dB;e)電磁超聲測(cè)厚儀宜顯示線性時(shí)基的A掃描檢測(cè)信號(hào);f)電磁超聲測(cè)厚儀宜具有手動(dòng)選擇回波波包進(jìn)行測(cè)厚的功能;g)對(duì)于在易燃、易爆環(huán)境下使用的電磁超聲測(cè)厚儀,具有防爆功能,通過(guò)防爆性能測(cè)試,儀器和探頭外殼標(biāo)有明顯的“Ex”標(biāo)志。8.2探頭8.2.1電磁超聲探頭基本參數(shù)電磁超聲探頭應(yīng)提供如下參數(shù):a)換能器類型;b)操作溫度范圍;c)高溫操作時(shí)限;d)表面磁感應(yīng)強(qiáng)度;e)標(biāo)準(zhǔn)工作電壓/電流;f)最大允許電壓/電流;g)輸入/輸出阻抗;h)聚焦型傳感器焦點(diǎn)位置。8.2.2電磁超聲探頭其他參數(shù)電磁超聲探頭宜提供如下參數(shù):a)換能器重量和尺寸;b)連接器類型;c)線圈形狀和尺寸;d)偏置磁場(chǎng)類型;e)輻射聲場(chǎng)(鐵磁性材料與非鐵磁性材料);f)3種以上典型材料上零提離距離時(shí)的工作主頻或頻響曲線,一般為鋁、20鋼、316不銹鋼;g)存儲(chǔ)與運(yùn)輸要求。8.2.3電磁超聲探頭其他要求電磁超聲探頭宜滿足如下其他要求。a)電磁超聲測(cè)厚探頭可以為永磁鐵式、電磁鐵式或兩者組合形式。當(dāng)采用永磁鐵式探頭時(shí),宜具有防撞擊功能。b)電磁超聲測(cè)厚探頭的線圈常見(jiàn)的有餅形線圈、環(huán)形線圈、跑道形線圈和蝶形線圈,配合不同的磁鐵形成特定輻射聲場(chǎng),宜根據(jù)所測(cè)材料厚度、反射面情況選擇合適線圈的探頭執(zhí)行測(cè)量。c)高溫、低溫測(cè)厚中使用的電磁超聲探頭,應(yīng)具有穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)測(cè)厚檢測(cè)的耐溫性能。78.3儀器與探頭組合性能8.3.1檢測(cè)設(shè)備通用參數(shù)檢測(cè)設(shè)備應(yīng)提供如下通用參數(shù):a)最大測(cè)量厚度范圍;b)典型材料測(cè)量厚度范圍,如鋁、20鋼、316不銹鋼20℃時(shí)測(cè)量厚度范圍;c)測(cè)量誤差;d)最大提離高度;e)典型材料提離高度,如20mm厚鋁、20鋼、316不銹鋼上最大提離高度。8.3.2自動(dòng)化測(cè)厚系統(tǒng)參數(shù)自動(dòng)化測(cè)厚系統(tǒng)應(yīng)提供如下參數(shù):a)掃查速度;b)掃查步距;c)定位精度。8.3.3在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)參數(shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)提供如下參數(shù):a)服役時(shí)長(zhǎng);b)電池更換/充電時(shí)間間隔;c)壁厚變化分辨率。8.4試塊8.4.1.1校準(zhǔn)試塊為已知聲速和厚度的試塊,用于聲速校準(zhǔn)的試塊采用與被檢材料相同的材質(zhì)、同樣的熱處理狀態(tài)。8.4.1.2校準(zhǔn)試塊的形狀為階梯試塊或圓柱試塊。試塊尺寸由電磁超聲傳感器線圈尺寸和最深厚度上聲束的擴(kuò)散范圍決定。采用圓柱試塊校準(zhǔn)時(shí),選用兩塊厚度分別為被檢件的最小厚度、最大厚度的圓柱試塊。當(dāng)被檢材料最小厚度和最大厚度相差不大于10mm時(shí),也可只采用一塊厚度為被檢件平均厚度的試塊。8.4.1.3常溫校準(zhǔn)試塊尺寸按8.4.1.2執(zhí)行。非常溫校準(zhǔn)試塊采用直徑為100mm圓柱形試塊,厚度分別為被檢材料的最小厚度、最大厚度。當(dāng)被檢件最小和最大厚度相差不大于10mm時(shí),也可只采用一塊厚度為被檢件平均厚度的試塊。校準(zhǔn)時(shí)將試塊加熱或冷卻至被檢件同樣溫度。8.4.2.1對(duì)連續(xù)曲率變化的彎曲對(duì)象(如彎管、鑄造弧面等)、曲率較大的對(duì)象(如小徑管)、帶有導(dǎo)電或?qū)Т鸥采w層和規(guī)則紋理表面的對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)時(shí),應(yīng)制作模擬試塊,用以驗(yàn)證檢測(cè)有效性或作為對(duì)比的參照。8.4.2.2模擬試塊的材質(zhì)、表面狀況應(yīng)與被檢件一致,厚度應(yīng)包含被檢件最大和最小兩個(gè)厚度。8.4.2.3模擬試塊使用時(shí)應(yīng)加熱或冷卻至被檢測(cè)對(duì)象工況溫度。88.5操作輔助裝置操作輔助裝置用于電磁超聲探頭檢測(cè)時(shí)探頭的放置、移動(dòng)和收起,以及高溫檢測(cè)時(shí)對(duì)人體的保護(hù)。8.6檢測(cè)設(shè)備的維護(hù)檢測(cè)設(shè)備的維護(hù)宜考慮如下情況:a)應(yīng)制定書(shū)面規(guī)程,對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行周期性維護(hù)和檢查,以保證儀器功能和性能正常;b)現(xiàn)場(chǎng)每次檢測(cè)前,應(yīng)檢查儀器設(shè)備和探頭外觀、線纜連接情況、信號(hào)顯示等是否正常;c)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí),如懷疑設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果,應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行功能和性能檢查調(diào)整,并對(duì)每次維護(hù)檢查的結(jié)果進(jìn)行記錄。9檢測(cè)程序9.1檢測(cè)條件確認(rèn)9.1.1檢測(cè)條件及要素應(yīng)從如下要素確認(rèn)檢測(cè)條件。a)被檢件的材料。確認(rèn)是否適用于電磁超聲檢測(cè),材料晶粒度、不均勻性、電學(xué)特性、磁學(xué)特性對(duì)測(cè)量的影響。b)被檢件的結(jié)構(gòu)與尺寸。確認(rèn)被檢件為平板結(jié)構(gòu)、管道和曲面結(jié)構(gòu)。確認(rèn)被檢件的厚度尺寸范圍。c)被檢件的溫度。確認(rèn)被檢件接觸面溫度,內(nèi)充介質(zhì)溫度。溫度變化范圍,包括同一部位接觸面與反射面之間的溫度變化,不同測(cè)量部位的溫度變化。d)被檢件接觸面和反射面狀況。確認(rèn)接觸面的平整性,是否為弧面。確認(rèn)是否存在表面腐蝕及腐蝕的類型和程度。確認(rèn)是否存在覆蓋層。e)操作空間。確認(rèn)被檢件周邊的狀況,確認(rèn)檢測(cè)區(qū)及是否有足夠的操作空間。f)操作環(huán)境。確認(rèn)是否為易燃易爆場(chǎng)合,確認(rèn)周圍是否存在易受磁場(chǎng)影響的儀表,確認(rèn)操作環(huán)境的溫濕度,以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境是否存在對(duì)檢測(cè)人員安全構(gòu)成威脅的因素。在役設(shè)備測(cè)厚,應(yīng)對(duì)被檢件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查,找出并設(shè)法排除可能影響檢測(cè)結(jié)果的因素。同時(shí),對(duì)被檢件進(jìn)行定位標(biāo)識(shí)。對(duì)于高、低溫材料,應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試其檢測(cè)面的溫度、確認(rèn)檢測(cè)部位的可接觸性。9.2檢測(cè)方式選擇9.2.1.1如在檢測(cè)電磁超聲換能效率較低的材料(奧氏體不銹鋼)、衰減較大材料(高溫材料)、背景噪聲大的材料(粗晶材料)時(shí),宜選用具有A掃描顯示,且能進(jìn)行手動(dòng)參數(shù)設(shè)置的測(cè)厚儀。9.2.1.2用于鐵磁性粉屑較多的場(chǎng)合宜選用支持電磁鐵式探頭的測(cè)厚儀。9.2.2.1電磁超聲探頭的中心頻率隨著提離距離、被檢材料及其溫度在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化。特定的檢測(cè)狀況下電磁超聲探頭的工作頻率是確定的。根據(jù)被檢材料厚度d的范圍,按表1選擇工作頻率合適的探頭。9表1電磁超聲探頭工作頻率選擇被檢材料厚度d材料類型細(xì)晶材料粗晶材料9.2.2.2對(duì)于檢測(cè)狀況穩(wěn)定,即檢測(cè)中提離距離、溫度、表面狀況穩(wěn)定,電磁超聲探頭工作頻率不變或變化很小的情況,宜選用窄頻探頭進(jìn)行檢測(cè)。9.2.2.3對(duì)于檢測(cè)狀況不穩(wěn)定,即檢測(cè)中提離距離、溫度、表面狀況變化較大,電磁超聲探頭工作頻率變化較大的情況,宜選用寬頻探頭進(jìn)行檢測(cè)。9.2.2.4用于掃查檢測(cè)的探頭應(yīng)配備移動(dòng)裝置。9.2.2.5用于高溫測(cè)厚的探頭應(yīng)滿足在一定接觸時(shí)間內(nèi)的耐溫性能和良好的散熱恢復(fù)性。9.2.2.6用于鐵磁性粉屑較多的場(chǎng)合宜選用電磁鐵式探頭。9.2.2.7檢測(cè)彎曲表面試件或管道時(shí),大曲率表面檢測(cè)應(yīng)選用小尺寸探頭,小曲率曲面宜根據(jù)檢測(cè)需求選擇探頭尺寸,或采用柔性接觸前端探頭。采用電磁超聲測(cè)厚進(jìn)行壁厚線掃描或C掃描時(shí),根據(jù)被檢件的形狀尺寸和電磁超聲探頭聲束參9.2.4檢測(cè)參數(shù)9.2.4.1檢測(cè)設(shè)置一般原則智能化的電磁超聲測(cè)厚儀一般能自動(dòng)優(yōu)化選擇檢測(cè)參數(shù),操作者使用中選擇自動(dòng)模式即可。檢測(cè)狀況復(fù)雜的場(chǎng)合,可進(jìn)行手動(dòng)參數(shù)設(shè)置,以獲得良好的檢測(cè)效果。激勵(lì)/接收參數(shù)選擇應(yīng)根據(jù)如下要素確定:a)激勵(lì)/接收參數(shù)主要包括激勵(lì)電壓、激勵(lì)波形、脈沖重復(fù)頻率和接收增益;b)激勵(lì)電壓和接收增益應(yīng)配合設(shè)置,使得能在檢測(cè)過(guò)程中獲得足夠信噪比的檢測(cè)信號(hào);c)易燃易爆場(chǎng)合使用時(shí),應(yīng)限制激勵(lì)電壓大小,使得電磁超聲探頭不至于發(fā)生擊穿放電。插拔探信號(hào)處理時(shí)應(yīng)根據(jù)如下要素確定。a)電磁超聲檢測(cè)信號(hào)一般較微弱,在檢測(cè)電磁超聲換能效率較低的材料(奧氏體不銹鋼)、衰減較大材料(高溫材料)、背景噪聲大的材料(粗晶材料)時(shí),可采用合適的信號(hào)處理方法得到信噪比足夠好的信號(hào)。b)常用的信號(hào)處理方法有信號(hào)平均、濾波、相關(guān)提取和鎖相放大等。信號(hào)處理方式可多種處理疊加使用。c)常用的獲得超聲傳播時(shí)間的算法有過(guò)零間距、峰值間距、初次波時(shí)間等。d)信號(hào)平均次數(shù)增加,會(huì)增加獲得檢測(cè)信號(hào)的時(shí)間,高溫檢測(cè)或掃查檢測(cè)時(shí),得到足夠信噪比的信號(hào)即可,不宜設(shè)置過(guò)多的平均次數(shù)。9.3檢測(cè)準(zhǔn)備被檢工件表面應(yīng)無(wú)影響檢測(cè)的障礙物和干擾檢測(cè)的異物,如有影響檢測(cè)的破碎氧化皮、鐵屑、疏松腐蝕殘余或金屬顆粒等,以及易造成換能器接觸面損壞的尖突,應(yīng)清除。9.3.1.2帶有覆蓋層表面的準(zhǔn)備針對(duì)帶有覆蓋層表面被檢件實(shí)施檢測(cè)時(shí)應(yīng)根據(jù)如下要素準(zhǔn)備。a)不影響測(cè)量信號(hào)獲取的較薄非導(dǎo)電非導(dǎo)磁覆蓋層,包括存在破損的覆蓋層,無(wú)需清理。b)存在較厚非導(dǎo)電導(dǎo)磁覆蓋層,提離高度增加,使得無(wú)法獲取檢測(cè)信號(hào)時(shí),應(yīng)清除覆蓋層,清除范圍為探頭接觸面的2倍大小。c)存在導(dǎo)電導(dǎo)磁覆蓋層時(shí),超聲首先在覆蓋層中產(chǎn)生并傳播再進(jìn)入被測(cè)材料本體進(jìn)行傳播,考慮覆蓋層厚度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響并對(duì)測(cè)厚結(jié)果進(jìn)行修正以得到本體的準(zhǔn)確厚度。如果導(dǎo)電導(dǎo)磁覆蓋層有破損時(shí),應(yīng)打磨平整再進(jìn)行測(cè)量。針對(duì)具有腐蝕表面被檢件實(shí)施檢測(cè)時(shí)應(yīng)根據(jù)如下要素準(zhǔn)備。a)均勻的腐蝕表面不會(huì)影響測(cè)量,一般可不做處理。b)坑蝕或點(diǎn)蝕形成的粗糙接觸面,會(huì)使檢測(cè)信號(hào)變形和換能效率降低,造成超聲的傳播時(shí)間難以準(zhǔn)確測(cè)量,應(yīng)處理平整。如果測(cè)厚精度要求不高,波形變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響可忽略,可不進(jìn)行表面處理。對(duì)于有余高的焊縫表面、焊接波紋明顯的表面應(yīng)打磨平整。如采用柔性接觸前端電磁超聲換能器,在能獲得良好信噪比信號(hào)時(shí),可不打磨。連續(xù)曲率變化的彎曲表面(如彎管、鑄造弧面等)和曲率較大的表面(如小徑管),清除障礙物和干擾檢測(cè)的異物。9.3.1.6相對(duì)規(guī)則的紋理表面準(zhǔn)備規(guī)則紋理表面,凹凸差在2mm以內(nèi)時(shí)(如離心球墨鑄管),清除障礙物和干擾檢測(cè)的異物后,確認(rèn)可獲得足夠信噪比的檢測(cè)信號(hào)后實(shí)施檢測(cè)。測(cè)量前應(yīng)已知被檢材料在檢測(cè)溫度下的聲速,可查表或試驗(yàn)測(cè)得。常用材料溫度-橫波聲速表參見(jiàn)附錄B;采用電磁超聲測(cè)厚儀測(cè)量材料溫度-聲速曲線的方法參見(jiàn)附錄C。9.3.3檢測(cè)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)編制對(duì)于每個(gè)檢測(cè)工程或每個(gè)被檢件,應(yīng)根據(jù)使用的儀器和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,按照通用檢測(cè)工藝規(guī)程編制電磁超聲檢測(cè)作業(yè)指導(dǎo)書(shū),確定電磁超聲檢測(cè)的部位和使用條件。檢測(cè)部位避免內(nèi)部或外部附件的影響,測(cè)繪每個(gè)被檢件,畫(huà)出被檢件結(jié)構(gòu)示意圖。9.4電磁超聲測(cè)厚儀的調(diào)試、核查與校準(zhǔn)9.4.1.1每次實(shí)施檢測(cè)前應(yīng)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)(探頭、導(dǎo)線、儀器及輔助裝置)進(jìn)行調(diào)試,以保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。應(yīng)記錄每次調(diào)試結(jié)果。9.4.1.2采用兩個(gè)圓柱試塊進(jìn)行調(diào)試,分別在厚度接近待測(cè)厚度的最大值和待測(cè)厚度的最小值(或待測(cè)厚度最大值的1/2)進(jìn)行調(diào)試,調(diào)試試塊上下表面平行而光滑,尺寸應(yīng)保證側(cè)面不產(chǎn)生反射波。9.4.1.3實(shí)驗(yàn)室條件下,宜采用一組試塊進(jìn)行檢測(cè)設(shè)備調(diào)試和工藝驗(yàn)證?,F(xiàn)場(chǎng)條件下,允許采用單一厚度圓柱試塊進(jìn)行檢測(cè)設(shè)備調(diào)試和核查。9.4.1.4用于調(diào)試的試塊,其材料應(yīng)與被檢件相同。9.4.1.5如有必要,檢測(cè)調(diào)試應(yīng)在與被檢材料溫度相同的試塊上進(jìn)行。9.4.1.6聲速測(cè)量按如下情況實(shí)施。a)若未知被檢材料聲速,則探頭置于已知厚度較大的試塊上,調(diào)整儀器聲速值直到儀器顯示厚度示值接近已知厚度值。再將探頭置于已知厚度較薄的試塊上,調(diào)整儀器聲速值直到儀器顯示厚度示值接近已知厚度值。反復(fù)進(jìn)行上述兩操作,直到厚度量程的高低兩端都得到正確讀數(shù)位置止。b)若已知被檢材料聲速,則允許在儀器中直接輸入聲速值,同時(shí)應(yīng)在用于標(biāo)定的試塊上調(diào)整儀器控制直到儀器顯示正確的厚度值。c)對(duì)于非常溫測(cè)厚,先測(cè)定被檢材料溫度,聲速值修正至相應(yīng)溫度下的聲速值。材料不同溫度下的聲速值差異較大,且許多材料聲速隨溫度變化是非線性的,應(yīng)提前獲得不同溫度下材料的聲速經(jīng)驗(yàn)值,或采用對(duì)比試塊,在同等溫度下進(jìn)行聲速測(cè)量與調(diào)試。9.4.1.7零位調(diào)試時(shí),探頭置于較薄的試塊上,調(diào)整零位調(diào)試參數(shù),使測(cè)厚儀顯示厚度示值接近已知厚度值。9.4.2.1在下列情況下,應(yīng)對(duì)電磁超聲檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行核查:a)每次檢測(cè)開(kāi)始前和結(jié)束后;b)兩班工作的間隔期內(nèi);c)探頭或?qū)Ь€更換時(shí);d)檢測(cè)材料類型改變時(shí);e)工作表面溫度變化較大時(shí);f)懷疑檢測(cè)設(shè)備工作不正常時(shí);g)合同各方有爭(zhēng)議或認(rèn)為有必要時(shí)。9.4.2.2若核查讀數(shù)偏差超過(guò)儀器允許誤差,則應(yīng)對(duì)檢測(cè)開(kāi)始或上次核查以來(lái)的全部測(cè)量數(shù)據(jù)予以復(fù)測(cè)。電磁超聲測(cè)厚儀應(yīng)每年校準(zhǔn)。9.5檢測(cè)實(shí)施9.5.1對(duì)于數(shù)字直顯脈沖回波式電磁超聲測(cè)厚儀,測(cè)厚探頭置于被檢材料表面,待儀器穩(wěn)定后,讀取厚度示值。9.5.2對(duì)于有波形顯示功能的測(cè)厚儀,測(cè)厚探頭置于被檢工件表面。當(dāng)回波信號(hào)穩(wěn)定后,根據(jù)如下情況讀取厚度示值:a)觀察到可識(shí)別的多次回波并且儀器讀數(shù)穩(wěn)定時(shí),讀取厚度示值;b)觀察到可識(shí)別的多次回波,但儀器讀數(shù)不穩(wěn)定時(shí),調(diào)節(jié)閘門直到儀器讀數(shù)穩(wěn)定,讀取厚度示值;c)無(wú)法觀察到可識(shí)別的多次回波時(shí),適當(dāng)調(diào)節(jié)增益、激發(fā)和接收參數(shù),直到能觀察到可識(shí)別的多d)只觀察到可識(shí)別的一次回波時(shí),采用始波和一次回波法進(jìn)行測(cè)厚,待儀器讀數(shù)穩(wěn)定,讀取厚度示值;e)經(jīng)調(diào)節(jié)無(wú)法觀察到可識(shí)別的回波時(shí),測(cè)厚失敗。9.5.3掃查測(cè)厚時(shí),掃查速度應(yīng)確保得到每一個(gè)點(diǎn)的厚度值或滿足允許的數(shù)據(jù)丟失要求。9.5.4測(cè)厚結(jié)束,移除探頭,永磁鐵探頭偏轉(zhuǎn)一定角度后再移除,避免吸力對(duì)被檢件造成損壞。9.5.5對(duì)有剩磁要求的場(chǎng)合,檢測(cè)后應(yīng)進(jìn)行退磁處理。10測(cè)量結(jié)果不確定度10.1影響電磁超聲測(cè)厚測(cè)量結(jié)果不確定度的因素測(cè)量不確定度是表征被測(cè)量值分散性的非負(fù)參數(shù),表明了實(shí)際測(cè)量值可能的分布區(qū)間。檢測(cè)人員應(yīng)對(duì)產(chǎn)生測(cè)量不確定度的潛在因素進(jìn)行分析,如果認(rèn)為它們對(duì)結(jié)果產(chǎn)生明顯的影響,則應(yīng)納入不確定度影響因素進(jìn)行評(píng)定。電磁超聲測(cè)厚的測(cè)量結(jié)果不確定度影響因素參見(jiàn)附錄D。測(cè)量結(jié)果不確定度分析參照GB/T27418實(shí)施。10.2不確定度評(píng)定測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)價(jià)依賴于影響因素分析和計(jì)算方法。按GB/T27418確定的方法計(jì)算電磁超聲測(cè)厚測(cè)量結(jié)果不確定度。11檢測(cè)記錄與報(bào)告11.1檢測(cè)記錄應(yīng)按檢測(cè)工藝規(guī)程的要求記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)和有關(guān)信息。檢測(cè)報(bào)告應(yīng)至少包括如下內(nèi)容:b)檢測(cè)單位;境溫度;d)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),如引用本文件;f)探頭的類型和頻率;g)調(diào)試和對(duì)比試件的材料、尺寸或編號(hào);h)儀器檢測(cè)狀態(tài)參數(shù)的設(shè)置值;i)用圖示標(biāo)明檢測(cè)部位;j)檢測(cè)設(shè)置文件名稱及數(shù)據(jù)文件名稱(適用時(shí));k)驗(yàn)收準(zhǔn)則及檢測(cè)結(jié)論;1)檢測(cè)日期、檢測(cè)人員和審核人簽字及資格。(資料性)電磁超聲測(cè)厚方法的主要優(yōu)點(diǎn)及局限性A.1電磁超聲測(cè)厚方法的主要優(yōu)點(diǎn)電磁超聲測(cè)厚方法主要有如下優(yōu)點(diǎn):a)測(cè)量精度高,電磁超聲測(cè)厚中一般采用橫波,聲速低,波長(zhǎng)小,同樣的傳播路徑上較縱波有更長(zhǎng)的傳播時(shí)間,測(cè)量精度較縱波高,薄壁時(shí)更易分辨波包;b)帶防銹漆或覆蓋層檢測(cè),在檢測(cè)帶非導(dǎo)電和非磁性覆蓋層材料時(shí),電磁超聲換能器直接在材料表面激勵(lì)和接收超聲,超聲只在被檢材料內(nèi)部傳播,而不在覆蓋層中傳播,避免了覆蓋層對(duì)測(cè)厚結(jié)果準(zhǔn)確性的影響;c)無(wú)需耦合劑,可非接觸測(cè)量,易用于自動(dòng)掃查系統(tǒng);d)高低溫工況下材料測(cè)厚;e)粗糙表面不打磨條件下測(cè)厚;f)粗晶材料大壁厚測(cè)厚,電磁超聲易于在材料中直接產(chǎn)生直入射橫波,且激發(fā)頻率很低,對(duì)粗晶材料有較好的穿透性;g)檢測(cè)復(fù)雜表面形狀對(duì)象,換能器易于制成柔性前端,使得電磁超聲換能器線圈可與復(fù)雜檢測(cè)表面實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)貼合。A.2電磁超聲測(cè)厚方法的主要局限性電磁超聲測(cè)厚方法主要有如下局限性:a)檢測(cè)效果依賴于被檢材料的電磁特性,當(dāng)材料的換能效率低時(shí),信號(hào)微弱,無(wú)法進(jìn)行測(cè)厚;b)激發(fā)電壓高,在易燃易爆場(chǎng)合使用時(shí),對(duì)儀器、傳感器的安全性要求高;c)受強(qiáng)磁沖擊影響大的對(duì)象無(wú)法使用,如儀表附近。當(dāng)剩磁對(duì)被檢材料使用性能有影響時(shí)檢測(cè)后應(yīng)退磁;d)當(dāng)被檢材料存在雜散電平或外部環(huán)境存在較強(qiáng)電磁干擾時(shí),對(duì)儀器和換能器的接地和抗干擾要求高。(資料性)常用材料溫度-橫波聲速表表B.1~表B.9分別給出了常用材料的部分溫度下的橫波聲速,可作為校準(zhǔn)或?qū)嶋H測(cè)量的參考值進(jìn)行使用。溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)29964002980溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)4002978溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)288628712845400283042027944402945277046029044802917表B.4TP347H溫度-橫波聲速表溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)475291128812863400298728374252968279845029392819表B.5430F溫度-橫波聲速表溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)400295042529364502907475289129722863表B.612CrMo溫度-橫波聲速表溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)299729354002856298229134252843297629054502825296328884752800294628702777表B.7Cr17Mo2Ti溫度-橫波聲速表溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)40029934252974450296047529362900溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)表B.9Al溫度-橫波聲速表溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)溫度/℃聲速/(m/s)299029432969— 2956(資料性)電磁超聲測(cè)厚儀測(cè)量材料溫度-聲速曲線的方法C.1概述規(guī)定了采用A型脈沖反射式電磁超聲設(shè)備器材測(cè)量獲得材料溫度-聲速關(guān)系的方法。對(duì)于確定的材料,適用溫度范圍為能在材料上采用電磁超聲設(shè)備器材有效激發(fā)并接收到超聲的溫度范圍。如鐵磁性材料在小于其居里溫度的范圍內(nèi)。測(cè)量中溫度范圍上限和下限宜為材料使用溫度上限和下限。使用標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行測(cè)量,在厚度已知的前提下,通過(guò)不同溫度下接收的原始信號(hào)得到相鄰回波間的時(shí)間差,并計(jì)算獲得該溫度下的聲速值。必要時(shí)考慮標(biāo)準(zhǔn)試塊熱膨脹造成的厚度變化對(duì)測(cè)量的影響,對(duì)不同溫度下的聲速值進(jìn)行修正,得到最終的材料溫度—聲速曲線。為獲得較準(zhǔn)確的聲速,宜進(jìn)行10次以上測(cè)量,求解平均值,并評(píng)估測(cè)量不確定度。C.3設(shè)備和器材采用帶有A型脈沖顯示的電磁超聲儀器。儀器的時(shí)間軸分辨率宜大于10ns。電磁超聲探頭輻射聲場(chǎng)宜具有良好的直線聲束指向性,擴(kuò)散角盡量小。測(cè)量橫波溫度-聲速曲線時(shí)采用橫波探頭。測(cè)量縱波溫度-聲速曲線時(shí)采用縱波探頭。在能有效獲得聲速測(cè)量的多次回波信號(hào)時(shí),盡量采用較高工作主頻的探頭,以獲得高的時(shí)間分辨高溫測(cè)量時(shí)探頭具有足夠的耐熱性能。C.3.3試塊直徑100mm、高10mm圓柱試塊,材質(zhì)20鋼,用于校驗(yàn)儀器的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置。直徑100mm、高10mm圓柱試塊,材質(zhì)為被測(cè)材料,用于測(cè)量溫度-聲速曲線。C.3.4測(cè)溫計(jì)一般可采用熱電偶或紅外測(cè)溫儀作為測(cè)量計(jì),如有條件可采用紅外熱像儀監(jiān)測(cè)試塊受熱的均勻性。測(cè)溫計(jì)在測(cè)量溫度范圍內(nèi)的測(cè)量精度不大于0.1%。C.4溫度-聲速曲線測(cè)量C.4.1系統(tǒng)調(diào)試和核查采用C.3.3.1規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試塊,按9.4在常溫下進(jìn)行檢測(cè)系統(tǒng)調(diào)試和核查。C.4.2高溫聲速測(cè)量C.4.2.1高溫下聲速測(cè)量時(shí),測(cè)量試塊置于帶有溫控功能的加熱爐上或腔式加熱爐中。如采用加熱爐,試塊上宜覆蓋耐高溫保溫棉,如石棉,以使試塊獲得較好的升溫。加熱爐式材料溫度-聲速曲線電磁超聲測(cè)量系統(tǒng)如圖C.1中所示。1——計(jì)算機(jī);2——電磁超聲檢測(cè)儀;3——高溫EMAT;4——高溫石棉;5—-待檢試樣;6——高溫加熱爐;7——溫度測(cè)量?jī)x;a——激勵(lì)/接收信號(hào)。圖C.1加熱爐式材料溫度-聲速曲線電磁超聲測(cè)量系統(tǒng)示意圖C.4.2.2采用測(cè)溫計(jì)監(jiān)測(cè)試塊溫度,根據(jù)不同類型的加熱方式選擇合適的監(jiān)測(cè)方式,包括如下具體操作。表面;采用紅外測(cè)溫儀

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