NBT 47013.10-2015 承壓設(shè)備無損檢測 第10部分：衍射時差法超聲檢測

第10部分：衍射時差法超聲檢測 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 3624一般要求 5檢測工藝參數(shù)的選擇和設(shè)置 7檢測數(shù)據(jù)的分析和解釋 3788缺陷評定與質(zhì)量分級 9檢測記錄和報告 附錄A(資料性附錄)不等厚工件的檢測 附錄C(資料性附錄)儀器和探頭組合的-12dB聲束擴散角測量方法 附錄D(規(guī)范性附錄)其他結(jié)構(gòu)形式的對比試塊 附錄E(資料性附錄)典型TOFD圖像 第2部分：射線檢測； 第3部分：超聲檢測； 第4部分：磁粉檢測； 第7部分：目視檢測； 第8部分：泄漏檢測； 第12部分：漏磁檢測； 增加了資料性附錄A“不等厚工件的檢測” 本部分起草單位：中國特種設(shè)備檢測研究院、合肥通用機械研究院承壓設(shè)備無損檢測第10部分：衍射時差法超聲檢測1.1NB/T47013的本部分規(guī)定了承壓設(shè)備采用衍射時差法超聲檢測(以下簡稱“TOFD”)的方法和質(zhì)量分級要求。1.2本部分適用于同時具備下列條件的焊接接頭：a)材料為低碳鋼或低合金鋼；b)全焊透結(jié)構(gòu)型式的對接接頭；c)工件公稱厚度t:12mm≤t≤400mm(不包括焊縫余高，焊縫兩側(cè)母材公稱厚度不同時，取薄側(cè)公稱厚度值)。1.3對于基材(材質(zhì)為低碳鋼或低合金鋼)公稱厚度大于或等于12mm的承壓設(shè)備用不銹鋼-鋼復(fù)合板、鈦-鋼復(fù)合板、鋁-鋼復(fù)合板和鎳-鋼復(fù)合板，從基材側(cè)進行的對基材對接接頭的TOFD檢測可參照本部分使用；若從覆材側(cè)對基材對接接頭進行TOFD檢測，也可參照本部分使用，但應(yīng)先對超聲波聲束可能通過的區(qū)域用直探頭按NB/T47013.3的規(guī)定進行檢測，不得有大于或等于φ2mm平底孔當(dāng)量直徑的未結(jié)合。1.4對于基材(材質(zhì)為低碳鋼或低合金鋼)公稱厚度大于或等于12mm的承壓設(shè)備用奧氏體不銹鋼、鎳合金等堆焊層承壓設(shè)備，從基材側(cè)進行的對基材對接接頭的TOFD檢測可參照本部分使用。1.5對于與承壓設(shè)備有關(guān)的支撐件和結(jié)構(gòu)件，可參照本部分使用；對于其他細晶各向同性和低聲衰減金屬材料，也可參照本部分使用，但應(yīng)考慮聲特性的變化；對于插人式接管角接接頭，滿足本部分所要求的檢測條件時，可參照使用。1.6當(dāng)焊接接頭兩側(cè)母材公稱厚度不相等時，可參照附錄A進行檢測。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是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。無損檢測術(shù)語超聲檢測無損檢測超聲檢測設(shè)備的性能與檢驗第1部分：儀器無損檢測超聲檢測設(shè)備的性能與檢驗第2部分：探頭承壓設(shè)備無損檢測第1部分：通用要求承壓設(shè)備無損檢測第2部分：射線檢測承壓設(shè)備無損檢測第3部分：超聲檢測承壓設(shè)備無損檢測第4部分：磁粉檢測承壓設(shè)備無損檢測第5部分：滲透檢測承壓設(shè)備無損檢測第6部分：渦流檢測無損檢測超聲試塊通用規(guī)范超聲探傷用探頭性能測試方法NB/T47013.10—2015底面反射波backwallecho度方向(X軸)運動的掃查方式，見圖2。x初始底面盲區(qū)高度originalheightof以非平行掃查時檢測區(qū)域邊界處的底面盲區(qū)高度值表征，見圖6中h?。初始掃查面盲區(qū)高度originalheightof以非平行掃查時TOFD探頭對中心線處的掃查面盲區(qū)高度值表征，見圖7中h?(假定直通波寬度為2周)。A掃描信號A-scansignalTOFD圖像TOFDimageTOFD圖像中，由于工件結(jié)構(gòu)(例如焊縫余高或根部)或者材料冶金成分的偏差(例如鐵素體基材和奧氏體覆蓋層的界面)引起的顯示為非相關(guān)顯示。缺陷深度flawdepth缺陷上端點與掃查面間的最短距離，見圖8中d。圖8缺陷長度1、缺陷深度d?和缺陷自身高度h缺陷自身高度flawheight沿X軸方向的某位置，缺陷在Z軸投影間的距離最大值，見圖8中h。4一般要求4.1.1從事TOFD檢測的人員應(yīng)當(dāng)符合NB/T474.1.2TOFD檢測人員應(yīng)熟悉所使用的TOFD檢測設(shè)備器材。4.1.3TOFD檢測人員應(yīng)具有實際檢測經(jīng)驗并掌握一定的承壓設(shè)備結(jié)構(gòu)及制造基礎(chǔ)知識。4.2檢測設(shè)備和器材4.2.1檢測設(shè)備4.2.1.1檢測設(shè)備包括儀器、探頭、掃查裝置和附件，附件是實現(xiàn)設(shè)備檢測功能所需的其他物件；器材包括試塊和耦合劑等。4.2.1.2儀器和探頭應(yīng)符合其相應(yīng)的產(chǎn)品標準規(guī)定，具有產(chǎn)品質(zhì)量合格證明文件。儀器合格證明文件中至少應(yīng)給出預(yù)熱時間、低電壓報警或低電壓自動關(guān)機電壓、發(fā)射脈沖重復(fù)頻率、有效輸出阻抗、發(fā)射脈沖電壓、發(fā)射脈沖寬度(采用方波脈沖作為發(fā)射脈沖的)以及接收電路頻帶等主要性能參數(shù)；探頭產(chǎn)品質(zhì)量合格證中至少應(yīng)給出中心頻率、電阻抗或靜電容、相對脈沖回波靈敏度和頻帶相對寬度等主要性能參數(shù)。4.2.1.3檢測儀器、探頭及其組合性能的要求4.2.1.3.1檢測儀器4.2.1.3.1.1儀器至少應(yīng)具有超聲波發(fā)射、接收、放大、數(shù)據(jù)自動采集、記錄、顯示和分析功能，其電氣性能和功能應(yīng)滿足附錄B的要求并提供證明文件，電氣性能測試方法參照GB/T27664.1的4.2.1.3.1.2按超聲波發(fā)射和接收的通道數(shù)，檢測儀器可分為單通道和多通道儀器。a)新購置的TOFD儀器和(或)探頭；4.2.1.3.3.3水平線性不大于1%,垂直線性不大于5%。衍射信號幅度達到滿屏的50%,并有8dB以上的信噪比。對比試塊：適用于厚度為12mm≤t≤50mm工件檢測，見圖10;對比試塊：適用于厚度為12mm≤t≤100mm工件檢測，見圖11;對比試塊：適用于厚度為12mm≤t≤200mm工件檢測，見圖12;圖11TOFD-C對比試塊φ4φ4φ5φ5φ5φ6φ6寸圖12TOFD-D對比試塊圖13TOFD-E對比試塊b)對比試塊厚度應(yīng)為工件厚度的0.9倍～1.3倍且兩者間最大差值不大于25mm;A—AA4.2.3.2.9聲束擴散角測定試塊4.2.3.2.9.1聲束擴散角測定試塊用于測定檢測儀器和探頭組合的實際-124.2.3.2.9.2聲束擴散角測定試塊見圖15。散角(儀器和探頭組合的-12dB聲束擴散角測定方法見附錄C)。至少移動500mm,將檢測設(shè)備所顯示的位移與實際位移進行比較，其誤差應(yīng)小于1%。掃查面盲區(qū)底面盲區(qū)橫向缺陷檢測表面檢測表面檢測A 需要必要時B需要需要必要時C需要需要需要需要注1:對于各檢測技術(shù)等級，為使底面盲區(qū)或掃查面盲區(qū)高度≤1mm,可選擇的檢測a)當(dāng)初始掃查面盲區(qū)高度h?>1mm時，宜采用脈沖反射法超聲檢測；b)當(dāng)初始底面盲區(qū)高度h?>1mm時，宜采用偏置非平行掃查；注2:對于檢測技術(shù)等級B或C級，為檢測橫向缺陷，可采用TOFD斜向掃查，也可按照NB/T47013.3中承壓設(shè)備對接接頭B級或C級檢測技術(shù)等級的要求進行橫向缺注3:表面檢測方法包括磁粉檢測、滲透檢測或渦流檢測，優(yōu)先采注4:脈沖反射法超聲檢測、磁粉檢測、滲透檢測和渦“若由于結(jié)構(gòu)原因，可以在無法進行雙面檢測的局部采用B級檢測，但應(yīng)采用模擬試塊驗證工藝且一般應(yīng)采用4.2.3.3規(guī)定的模擬試塊按4.4.4.3要求進1產(chǎn)品范圍(工件形狀、規(guī)格、材質(zhì)、壁厚等)234檢測工藝(探頭配置、掃查方式、厚度分區(qū)等)56盲區(qū)檢測方式及工藝試驗報告7橫向缺陷檢測方式及工藝試驗報告89缺陷評定與質(zhì)量分級4.4.3應(yīng)根據(jù)工藝規(guī)程的內(nèi)容以及被檢工件的檢測要求編制操作指導(dǎo)書，其內(nèi)容除滿足NB/T要時)等);f)檢測系統(tǒng)復(fù)核；g)數(shù)據(jù)評定；h)檢測記錄；i)檢測報告。4.6溫度4.6.1應(yīng)確保在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)進行檢測；采用常規(guī)探頭和耦合劑時，被檢工件的表面溫度范圍應(yīng)控制在0℃~50℃;超出該溫度范圍，可采用特殊探頭或耦合劑。4.6.2若溫度過低或過高，一般應(yīng)采取有效措施避免。若無法避免，應(yīng)評價其對檢測結(jié)果的影響。4.6.3檢測系統(tǒng)設(shè)置和校準時的溫度與實際檢測溫度之差應(yīng)控制在20℃之內(nèi)。4.7安全要求4.7.1應(yīng)滿足NB/T47013.1中6.3相關(guān)規(guī)定的要求。4.7.2應(yīng)考慮可能的漏電等因素，并采取必要的保護措施。5檢測工藝參數(shù)的選擇和設(shè)置5.1檢測區(qū)域的確定5.1.1檢測區(qū)域由其高度和寬度表征。5.1.1.1檢測區(qū)域高度為工件焊接接頭的厚度。5.1.1.2檢測區(qū)域?qū)挾葹楹缚p本身及焊縫熔合線兩側(cè)各10mm。5.1.2若對于已發(fā)現(xiàn)缺陷部位進行復(fù)檢或已確定的重點部位，檢測區(qū)域可縮減至相應(yīng)部位。5.2探頭選取和設(shè)置5.2.1探頭選取包括探頭型式、參數(shù)的選擇。一般選擇寬角度縱波斜探頭，對于每一組探頭對的兩個探頭，其標稱頻率應(yīng)相同，聲束角度和晶片直徑宜相同。5.2.2當(dāng)工件厚度t≤50mm時，可采用一組探頭對檢測，推薦將探頭中心間距設(shè)置為使該探頭對的聲束交點位于2/3t深度處。5.2.3當(dāng)工件厚度t>50mm時，應(yīng)在厚度方向分成若干不同的深度范圍，采用不同參數(shù)的探頭對分別進行檢測；推薦將探頭中心間距設(shè)置為使每一探頭對的聲束交點位于其所檢測深度范圍的2/3深度處；該探頭聲束在所檢測深度范圍內(nèi)相對聲束軸線處的聲壓幅值下降不應(yīng)超過12dB。5.2.4檢測工件底面的探頭聲束與底面檢測區(qū)域邊界處法線間的夾角一般應(yīng)不小于40°。5.2.5與平板工件或較大曲率工件厚度有關(guān)的檢測分區(qū)、探頭選取和設(shè)置可參考表3。深度范圍晶片直徑1112345NB/T47013.10—20155.4.1.1初始掃查面盲區(qū)高度的確定應(yīng)采用實測法。5.4.1.2應(yīng)采用圖14規(guī)定的掃查面盲區(qū)高度試塊進行測量。將設(shè)置好的掃查裝置分別對不同深度側(cè)孔進行掃查，能發(fā)現(xiàn)的最小深度橫孔上沿所對應(yīng)的深度即為初始掃查面盲區(qū)高度。5.4.2掃查面盲區(qū)檢測方式5.4.2.1可參照4.3選擇掃查面盲區(qū)檢測方式。5.4.2.2若選用脈沖反射法的爬波法，應(yīng)在工藝中明確爬波探頭的規(guī)格型號和布置方式。5.5確定初始底面盲區(qū)高度和檢測方式5.5.1初始底面盲區(qū)高度按式(1)計算： 扁離焊縫中心線的距離(此處為底面檢測區(qū)域?qū)挾鹊囊话?;s——探頭中心間距的一半。5.5.2底面盲區(qū)檢測方式5.5.2.1可參照4.3選擇底面盲區(qū)檢測方式。5.5.2.2若選用偏置非平行掃查方式時，應(yīng)在工藝中明確偏置方向、偏置量及偏置后的底面盲區(qū)高度(可參考式(1)計算)。5.6確定橫向缺陷的檢測方式5.6.1可參照4.3選擇橫向缺陷檢測方式。5.6.2若選用斜向掃查方式時，應(yīng)在工藝中明確斜向掃查角度、探頭選取和設(shè)置等，斜向掃查應(yīng)與非平行掃查同步進行。5.7掃查步進設(shè)置5.7.1掃查步進是指掃查過程中相鄰兩個A掃描信號間沿工件掃查路徑的空間間隔。檢測前應(yīng)將檢測設(shè)備設(shè)置為根據(jù)掃查步進采集信號。5.7.2掃查步進值設(shè)置主要與工件厚度有關(guān)，按表4的規(guī)定進行設(shè)置。表4掃查步進值的設(shè)置單位為mm工件厚度t5.8信號平均化處理5.8.1信號平均化處理有利于降低隨機噪聲的影響，從而提高信噪比。5.8.2檢測前應(yīng)合理設(shè)置檢測通道的信號平均化處理次數(shù)N,一般情況下設(shè)定為1,噪聲較大時設(shè)定值不應(yīng)大于16。5.9設(shè)置儀器其他參數(shù)5.9.1根據(jù)所選擇探頭，設(shè)置數(shù)字化頻率至少為所選擇探頭最高標稱頻率的6倍。NB/T47013.10—20156.2母材檢測6.2.1對重要工件或檢測人員有懷疑時，應(yīng)對超聲波聲束通過的母材區(qū)域按NB/T47013.3中的有關(guān)規(guī)定，采用直探頭進行檢測或在TOFD檢測的過程中進行。6.2.2母材中影響檢測結(jié)果的反射體，應(yīng)予以記錄。6.3耦合劑實際檢測采用的耦合劑應(yīng)與檢測系統(tǒng)設(shè)置和校準時的耦合劑相同。6.4檢測前工藝參數(shù)調(diào)節(jié)6.4.1若靈敏度設(shè)置直接在被檢工件上進行，在實際掃查前應(yīng)檢查靈敏度；若靈敏度設(shè)置是采用對比試塊，則在實際工件檢測前應(yīng)進行表面耦合補償，表面耦合補償量的確定可參照NB/T47013.3的有關(guān)內(nèi)容。6.4.2若A掃描時間窗口設(shè)置和深度校準是采用對比試塊，則應(yīng)在實際工件上檢查深度顯示，確保深度顯示偏差不大于工件厚度的3%或2mm(取較大值),否則應(yīng)進行必要的調(diào)節(jié)。6.4.3對于曲面或其他非平面工件的縱向焊接接頭，應(yīng)對深度顯示進行必要的調(diào)節(jié)。6.5.1掃查時應(yīng)保證實際掃查路徑與擬掃查路徑的偏差不超過探頭中心間距的10%。集的要求。最大掃查速度按式(2)計算：6.5.3每次掃查長度不應(yīng)超過2000mm;若需對焊縫在長度方向進行分段掃查，則各段掃查區(qū)的重疊范圍至少為20mm;對于環(huán)焊縫，掃查停止位置應(yīng)越過起始位置至少20mm。6.5.4掃查過程中應(yīng)密切注意波幅狀況，若發(fā)現(xiàn)直通波、底面反射波、材料晶粒噪聲或波型轉(zhuǎn)換波的波幅降低12dB以上或懷疑耦合不好時，應(yīng)重新掃查整段區(qū)域；若發(fā)現(xiàn)直通波滿屏或晶粒噪聲波幅超過滿屏高20%時，則應(yīng)降低增益并重新掃查。6.6檢測數(shù)據(jù)記錄每一次的檢測數(shù)據(jù)應(yīng)按照工藝文件的要求進行編號儲存。6.7檢測系統(tǒng)復(fù)核6.7.1在如下情況時應(yīng)進行復(fù)核：a)檢測過程中檢測設(shè)備開停機或更換部件時；b)檢測人員有懷疑時；c)檢測結(jié)束時。6.7.2若初始檢測工藝設(shè)置時采用了對比試塊，則在復(fù)核時應(yīng)采用同一對比試塊；若為直接在工件上進行的靈敏度設(shè)置，則應(yīng)在工件上的同一部位復(fù)核。6.7.3若復(fù)核時發(fā)現(xiàn)初始設(shè)置的參數(shù)偏離(應(yīng)消除按6.4進行調(diào)節(jié)產(chǎn)生的影響),按表5的規(guī)定執(zhí)行。靈敏度1不需要采取措施，必要時可通過軟件糾正21≤2mm或板厚的3%(取較大值)2>2mm或板厚的3%(取較大值)27.2.5典型的TOFD圖像典型的TOFD圖像見附錄E。7.3.2缺陷長度根據(jù)缺陷前、后端點在X軸的位置計算而得，見圖8、圖16中1。7.5.1對于表面開口型缺陷顯示：缺陷自身高度為表面與缺陷上(或下)端點間最大距離，見圖 圖16表面開口型缺陷尺寸7.6.1在非平行掃查和偏置非平行掃查得到的TOFD圖像中，無法確定缺陷偏離焊縫中心線的距7.6.2在平行掃查得到的TOFD圖像中，缺陷上端點距掃查面最近處所反映的Y軸位置為缺陷偏8.1不允許危害性表面開口缺陷的存在。8.2如檢測人員可判斷缺陷類型為裂紋、坡口未熔合等危害性缺陷時，評為Ⅲ級。8.3相鄰兩個或多個缺陷顯示(非點狀),其在X軸方向間距小于其中較小的缺陷長度且在Z軸方b)缺陷長度：兩缺陷在X軸投影上的前、后端點間距離；8.4.1點狀顯示用評定區(qū)進行質(zhì)量分級評定，評定區(qū)為一個與焊縫平行的矩形截面，其沿X軸方向的長度為100mm,沿Z軸方向的高度為工件厚度。8.4.2在評定區(qū)內(nèi)或與評定區(qū)邊界線相切的缺陷均應(yīng)劃入評定區(qū)內(nèi)，按表6的規(guī)定評定焊接接頭It×0.5,最大為130It×0.8,最大為200等級t表面開口型缺陷埋藏型缺陷高度若1>lma缺陷高度h?高度缺陷高度h?I≤21、對于單個或多個h≤h?的線狀缺陷，在任意12t范圍內(nèi)累2、若多個缺陷其各自長度I≤t、高度h均為：h?<h≤h?或2h?,則在任意12t范圍內(nèi)累計長3、所有表面開口缺陷累計長度≤221、對于單個或多個h≤h?的線狀缺陷，在任意12t范圍內(nèi)累計長度不得超過5t且最大值為2、若多個缺陷其各自長度I≤t、高度h均為：h?<h≤h?或h?,則在任意12t范圍內(nèi)累計長200mm;3、所有表面開口缺陷累計長度Ⅲ“公稱厚度；當(dāng)焊縫兩側(cè)母材公稱厚度不同時，取薄側(cè)。9.1應(yīng)按照現(xiàn)場操作的實際情況詳細記錄檢測過程的有關(guān)信息和數(shù)據(jù)。檢測記錄除符合NB/TA.1總則A.4.2對比試塊NB/T47013.10—2015分別在兩側(cè)檢測區(qū)域邊界線和焊縫中心線設(shè)置直徑2mm、長度60下4mm;其他孔的設(shè)置應(yīng)滿足附錄D的要求。對比試塊近表面孔的設(shè)置見圖A.3。A.4.3.1圖A.1所示焊接接頭按照標準正文的要求進行非平行掃查(見圖A.4、圖A.5)和一次偏置非平行掃查(見圖A.6),以及表面盲區(qū)的補充檢測方圖A.4非平行掃查1圖A.5非平行掃查2圖A.6偏置非平行掃查A.5雙面不齊平當(dāng)雙面均不平齊時，應(yīng)制作相同厚度和結(jié)構(gòu)形式的對比試塊，側(cè)孔的設(shè)置應(yīng)滿足A.4.2和附錄D的原則要求，檢測工藝的設(shè)置應(yīng)考慮檢測區(qū)域覆蓋和深度修正。A.6補充檢測補充檢測應(yīng)符合標準正文4.3的要求。(規(guī)范性附錄)B.1檢測儀器性能指標要求(見表B.1)1電氣性能(1)發(fā)射性能升時間)應(yīng)小于25ns不到的，至少應(yīng)不小于100V且提供儀器具有相當(dāng)檢測能力的證明文件),發(fā)射脈沖電壓的實測值與設(shè)定值(帶負載502)之間的偏差不大于設(shè)定于10ns,發(fā)射脈沖寬度的實測值與設(shè)定值之間的(2)接收性能①接收放大電路頻帶范圍按-3dB測量應(yīng)至少包括0.6MHz～15MHz②數(shù)字采樣頻率至少60MHz(3)其他電氣性能應(yīng)滿足NB/T47013.3《承壓無損檢測第3部分：超聲檢測》附錄A的要求2功能(1)顯示功能①儀器每個通道檢測顯示應(yīng)至少包括A掃描信號和TOFD圖像，且A掃描信號使用②儀器每個通道所顯示和記錄的A掃描信號不應(yīng)有④儀器軟件至少應(yīng)具有同步顯示TOFD圖像和對應(yīng)的A掃描信號、擬合曲線光標、⑤儀器軟件應(yīng)包括TOFD顯示的深度或時基線性化算法，以測量(2)其他功能②儀器應(yīng)能存儲和分辨各A掃描信號之間相對位置的信的原始檢測數(shù)據(jù)④儀器應(yīng)能夠以不可更改的方式將所有的A掃描信號和TOFD圖永久介質(zhì)，并能輸出其硬拷貝B.2寬帶窄脈沖探頭性能指標要求(見表B.2)表B.2寬帶窄脈沖探頭性能指標要求1中心頻率23電阻抗或靜電容4直通波持續(xù)時間直通波按峰值下降20dB測量的持續(xù)時間應(yīng)不超過兩個脈沖周期5和步驟如下(見圖C.1):d)保持位置1的測試探頭不動，向上移動2位置探頭，波幅會逐漸升高至80%,繼續(xù)向上移(規(guī)范性附錄)D.1對于壁厚12mm≤t≤25mm的試塊b)掃查面下4mm處設(shè)置一個φ2mm側(cè)孔，長度不小于