DB36T 789-2023 鋼制壓力管道超聲導波檢測方法　

ICS13.240CCSC68DB36代替DB36/T789-2014Testingofpressuresteelpipebyultrasonicguidedwave江西省市場監(jiān)督管理局發(fā)布IDB36/T789—2023前言 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14檢測方法概要 25檢測人員 36檢測設備 37試塊 48檢測準備 49檢測系統(tǒng)設置 610距離-波幅曲線 7 712檢測數(shù)據(jù)記錄、分析 813檢測結果分級及復驗 814檢測報告 8附錄A（規(guī)范性）對比試塊 9附錄B（規(guī)范性）壓力管道超聲導波檢測報告 11DB36/T789—2023本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起本文件代替DB36/T789-2014《鋼制壓力管道超聲導波檢測方法》，與DB36/T789-2014相比，除結構調(diào)整和編輯性改動外，主要技術變化如下：a)修改了第1章范圍（見第1章，2014年版的第1章）；b)修改了第2章規(guī)范性引用文件（見第2章，2014年版的第2章）；c)修改了“超聲導波B掃圖像”、“A掃描信號”的術語和定義（見3.3、3.4,2014年版的3.3、3.4）；d)修改了檢測人員資格等級（見5.1,2014年版的5.1）；e)修改了檢測設備用對比試塊檢測的要求（見6.4,2014年版的6.4）；f)修改了標準試塊的要求（見7.1,2014年版的7.1）；g)修改了“對比試樣”，更改為“對比試塊”（見7.2,2014年版的7.2）h)修改了檢測區(qū)域數(shù)值單位（見8.3,2014年版的8.3）；i)修改了探頭選取檢測的要求（見8.4.3,2014年版的8.4.3）；j)增加了探頭選取要求（見8.4.4）；k)修改了兩種掃查方式的解釋（見8.5.1,2014年版的8.5.1）；l)修改了距離-波幅曲線的內(nèi)容（見第10章，2014年版的第10章）；m)修改了“粗檢”及內(nèi)容，更改為：“超聲導波A掃篩查”及內(nèi)容（見11.3,2014年版的11.3n)修改了“精檢”，更改為：“超聲導波B掃成像檢測”（見11.4,2014年版的11.4）；o)修改了復檢執(zhí)行標準（見13.2,2014年版的13.2）；p)修改了附錄A“對比試樣”，更改為“對比試塊”（見附錄A，2014年版的附錄A）；q)修改了附錄A中對比試塊樣管V型槽圖（見圖A.1，2014年版的圖A.1）。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由江西省市場監(jiān)督管理局提出并歸口。本文件起草單位：江西省檢驗檢測認證總院特種設備檢驗檢測研究院。張琦、胡冀軒、韓艷、周秋英、詹志煒、張小康、汪樹民、李松偉、章順立、肖忠群、湯志強、林剛、葉穎、劉偉、湯文斌、夏健、鄧轉志、樂洪甜、董潔。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DB36/T789-2014，本次為第一次修訂。1DB36/T789—2023鋼制壓力管道超聲導波檢測方法本文件規(guī)定了鋼制壓力管道超聲導波檢測術語和定義、檢測方法概要、檢測人員、檢測設備、試塊、檢測準備、檢測系統(tǒng)設置、距離-波幅曲線、檢測、檢測數(shù)據(jù)記錄、分析、檢測結果分級及復檢、檢測報告等要求和內(nèi)容。本文件適用于材料為碳素鋼或低合金鋼、直徑≥32mm且工件厚度≤30mm的鋼制壓力管道超聲導波檢測，在規(guī)定范圍之外的金屬材料或金屬構件(例如壓力容器)可參照執(zhí)行。本文件采用0.5MHz≤公稱頻率≤2.0MHz的單斜探頭導波對鋼制壓力管道母材表面及內(nèi)部缺陷進行檢測，主要發(fā)現(xiàn)存在的體積型缺陷和面狀缺陷。本文件不建立評價判據(jù)，具體的判據(jù)由檢測方和用戶雙方協(xié)商確定。本文件沒有給出進行檢測時的安全要求，使用本文件的各方有義務在檢測前建立適當?shù)陌踩徒】禍蕜t。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NB/T47013.3承壓設備無損檢測第3部分：超聲檢測NB/T47013.4承壓設備無損檢測第4部分：磁粉檢測NB/T47013.5承壓設備無損檢測第5部分：滲透檢測NB/T47013.7承壓設備無損檢測第7部分：目視檢測3術語和定義GB/T12604.1界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1超聲導波ultrasonicguidedwave在管狀金屬材料或構件中能夠較長距離傳播的某些特定頻率范圍的超聲波，管中超聲導波通常包括縱向模態(tài)、扭轉模態(tài)、彎曲模態(tài)和周向模態(tài)導波四種波形。3.2單斜探頭導波guidedwavecomingfromsinglecrystalobliqueprobe2DB36/T789—2023超聲導波產(chǎn)生的一種方式，即利用基于壓電效應、帶有合適角度楔塊的接觸式超聲斜射單晶探頭，在金屬構件中產(chǎn)生超聲導波。用單斜探頭在管中激發(fā)的超聲導波模式主要為對稱型和反對稱型的蘭姆波以及周向導波。3.3超聲導波B掃圖像B-scanimageofultrasonicguidedwave超聲導波數(shù)據(jù)的二維顯示，橫軸是代表探頭的移動位置，縱軸表示超聲波傳播時間或聲程，圖像的灰度或偽彩色表示信號幅值。3.4A掃描信號signalofA-scanultrasonic超聲波信號的波形顯示，橫軸表示超聲波的傳播時間，縱軸表示波幅。3.5有效導波信號effectiveguidedwavesignal由缺陷引起的導波信號為有效導波信號。3.6端部反射reflectionbytheend構件端部對傳播的超聲導波進行全反射的現(xiàn)象。4檢測方法概要4.1超聲導波檢測原理導波是一種由于介質(zhì)邊界存在而產(chǎn)生的機械波，它可以在有邊界的介質(zhì)中傳播，如管子，平板，棒等，傳播方向平行于介質(zhì)的邊界面。由于它的傳播受制于介質(zhì)的幾何邊界形狀，因此定義為導波。導波具有頻散特性，傳聲介質(zhì)的材料特性對導波有著直接的影響。導波的速率受到導波的頻率、介質(zhì)的幾何形狀和尺寸大小的影響。通常需要根據(jù)被檢測管道設計和選擇適當?shù)某曁筋^，發(fā)射和接受導波?？v波單斜探頭為產(chǎn)生導波提供了一種精確有效的方法?？v波在有機玻璃楔塊中以某入射角及速度入射到鋼界面，按Snell定理，波在界面處要發(fā)生波型轉換、反射、折射。距換能器一定距離處，各波不再清晰可辨而是疊加成波包，從而產(chǎn)生被限制的導波束，沿著介質(zhì)傳播。導波的傳播行為較為復雜，在管子中，導波以縱波、扭轉波和彎曲波等多種波形存在，如圖1所示；在平板中，導波以蘭姆波、平面剪波SH兩種波形存在，如圖2所示。圖1壓力管道中導波3DB36/T789—2023SH波蘭姆波圖2平板中導波傳播方式4.2鋼制壓力管道超聲導波檢測單斜探頭超聲導波技術是高頻導波檢測，探頭公稱頻率在0.5MHz以上，相對低頻導波(探頭公稱頻率在數(shù)十至數(shù)百KHz)而言，檢測靈敏度高，一次檢測距離較短。其檢測原理如圖3所示，探頭發(fā)出一束超聲脈沖波，此脈沖波充斥著管壁厚度，沿著管道軸向遠處傳播，導波傳輸過程中遇到缺陷時，由于缺陷在徑向截面上有一定的反射面積，產(chǎn)生一個缺陷回波，當缺陷回波被探頭接收時，就可確定缺陷位置。管壁厚度中的任何變化，無論內(nèi)壁或外壁，都會產(chǎn)生反射信號，被探頭接收，因此可以檢出管子內(nèi)外壁的缺陷。圖3壓力管道的超聲導波檢測圖5檢測人員5.1從事鋼制壓力管道超聲導波檢測的人員應按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鑒定機構頒發(fā)或認可的超聲檢測Ⅱ級及以上資格證書，并經(jīng)超聲導波專業(yè)技術培訓合格后，方可從事超聲導波檢測工作，并負相應的技術責任。5.2檢測人員應熟悉所使用的超聲導波設備。5.3檢測人員應具有實際檢測經(jīng)驗并掌握一定的承壓設備結構及制造基礎知識。6檢測設備6.1檢測設備包括儀器、探頭、掃查裝置、分析軟件和附件。4DB36/T789—20236.2檢測設備至少應具有超聲導波發(fā)射、接收、放大、數(shù)據(jù)自動采集、記錄、顯示、分析和報警功能。6.3超聲導波探頭應與被檢管道材質(zhì)、規(guī)格相匹配，以便于激發(fā)最佳檢測模式超聲導波。6.4采用對比試塊（詳見附錄A）時，在合適的檢測設置下，距離目標反射體(φ10mm通孔）最大距離1500mm時，能有效檢出。6.5應制定書面程序對檢測設備進行周期性維護、檢查和校準，以保證儀器功能。在現(xiàn)場進行檢測時，如懷疑設備的檢測結果，應對設備進行功能檢查和調(diào)整，并對每次維護檢查的結果進行記錄。7試塊7.1標準試塊標準試塊是用于儀器探頭性能校準和檢測校準的試塊，本文件采用的標準試塊為CSK-IA型。標準試塊應符合NB/T47013.3中的4.2.3.1條“標準試塊”的要求。7.2對比試塊7.2.1對比試塊應采用與工件聲學性能相同或相近的材料制成。對比試塊材料中超聲波波束可能通過的區(qū)域用超聲直探頭檢測時，不得有≥φ2mm平底孔當量直徑的缺陷。7.2.2對比試塊的外形尺寸應能代表工件特征。7.2.3對比試塊中反射體為V型槽或平底孔，其形狀、尺寸和數(shù)量見附錄A。檢測需要時，對比試塊中也可添加其他形狀和尺寸的反射體。8檢測準備8.1基本信息的獲取在進行檢測前，需要通過資料審查和現(xiàn)場實地考察獲取相應的基本信息，至少應包括但不限于以下的要素：——被檢管道的類型及結構特征；——被檢管道的材質(zhì)特性；——被檢管道的使用和操作記錄；——被檢管道的工作狀態(tài)；——被檢測的區(qū)域；——檢測現(xiàn)場環(huán)境；——干擾噪聲來源；——表面狀態(tài)；——涂層、防腐層或保溫層類型和厚度；——上次檢測結果；——其它有助于缺陷判斷的信息。8.2超聲導波檢測工藝8.2.1檢測前，應根據(jù)本文件并結合被檢工件編制超聲導波檢測工藝。8.2.2超聲導波檢測工藝應包括但不限于以下內(nèi)容：——被檢工件狀況；——檢測設備器材；5DB36/T789—2023——檢測準備；——檢測系統(tǒng)設置；——檢測；——檢測數(shù)據(jù)記錄、分析；——缺陷分級與復驗。8.3檢測區(qū)域檢測區(qū)域為超聲導波一次檢測的鋼制壓力管道有效長度。對壓力管道，一次檢測長度宜不大于2000mm一次檢測長度應以現(xiàn)場實測為準，現(xiàn)場可用管道對接環(huán)縫、管道端部反射或其他結構測定。8.4探頭選取8.4.1合理的選擇探頭，可以得到較好的一次檢測有效長度以及檢測靈敏度。選擇這些探頭不是特定的，而是根據(jù)被檢管道材質(zhì)、直徑、壁厚選擇相應超聲導波探頭。表1推薦采用的探頭序號被檢工件厚度(mm)公稱頻率(MHz)折射角(°)晶片尺寸(mm)168～7623×28262～7023×28352～6023×288.4.2探頭選擇原則為在保證檢測靈敏度情況下，一次檢測有效長度盡量大。8.4.3檢測前應測量折射角、探頭延時、導波聲速。8.4.4探頭楔塊的曲率應加工成與被檢對象外徑相吻合的形狀。8.5掃查方式的選擇8.5.1掃查方式分為周向掃查和軸向掃查。周向掃查，探頭指向平行于管道軸線，主要是檢測管道的周向缺陷；軸向掃查，探頭指向垂直于管道軸線，主要是檢測管道的軸向缺陷。8.5.2一般情況下，周向掃查能滿足壓力管道檢測要求，用于缺陷的快速檢測和位置確定。當用戶要求或檢測人員認為有必要時，應增加軸向掃查。這時，應選擇適合于軸向檢測的導波探頭進行檢測，并在對比試塊上調(diào)節(jié)檢測靈敏度，確定一次檢測有效長度。8.5.3在滿足檢測目的的前提下，根據(jù)現(xiàn)場實際情況和缺陷判斷的需要，也可采用其他適合的掃查方8.5.4掃查面準備，探頭移動區(qū)應拆除保溫層，清除焊接飛濺、鐵屑、油垢及其他雜質(zhì)，如防腐層對聲衰減較大時，應清除防腐層。探頭移動區(qū)一般應進行修磨，檢測表面應平整，便于探頭的掃查，對在制管道，其表面粗糙度Ra值應不低于6.3μm。8.6耦合劑8.6.1應采用有效且適合于工件的介質(zhì)作為超聲耦合劑。8.6.2選用的耦合劑應在一定的溫度范圍內(nèi)保證穩(wěn)定可靠的檢測。8.6.3實際檢測采用的耦合劑應與檢測系統(tǒng)設置和校準時的耦合劑相同。8.7溫度6DB36/T789—20238.7.1應保證在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)進行檢測。8.7.2若溫度過高或過低，應采用有效措施避免，若無法避免，應評價其對檢測結果的影響。8.7.3檢測校準和實際檢測間的溫差宜控制在20℃之內(nèi)。8.7.4采用常規(guī)探頭和耦合劑時，工件表面溫度范圍為0℃~80℃。超出該溫度范圍，可采用特殊探頭或耦合劑，或采用其他有效措施，但應在實際檢測溫度下進行設置和校準。9檢測系統(tǒng)設置9.1檢測儀器設置9.1.1打開電源開關，按儀器操作作業(yè)指導書要求輸入有關參數(shù)。使脈沖回波波幅最高且回波寬度適當，探頭公稱頻率與儀器頻帶寬度相宜。9.1.2聲速測量：在CSK-IA試塊上，利用R100弧面測量探頭前沿。在對比試塊上利用人工反射體和試件端部測量聲速。現(xiàn)場條件允許時，可利用管道對接焊縫、端部回波調(diào)節(jié)儀器，測量聲速。9.2靈敏度設置9.2.1檢測前應設置檢測通道靈敏度。9.2.2靈敏度設置一般應采用對比試塊。按本文件第10章要求制作距離-波幅曲線，在評定線基礎上再提高6dB作為檢測靈敏度?，F(xiàn)場檢測時，宜設置兩個檢測靈敏度。當檢測長度≤500mm時，確定一個檢測靈敏度；檢測長度＞500mm時，確定另一個檢測靈敏度，以避免缺陷回波被噪聲信號湮沒。并在被檢工件表面掃查時進行表面耦合補償。9.2.3也可直接在被檢工件上進行靈敏度設置，利用管道環(huán)向對接焊縫或管道端部制作距離-波幅曲線，建議采用對比試塊進行驗證。9.3位置傳感器的設置9.3.1如果使用輪式編碼器等位置傳感器，則檢測前應對位置傳感器進行設置。9.3.2設置方式是使掃查裝置移動一定距離時對檢測設備所顯示的位移與實際位移進行比較，其誤差應小于1%。9.4檢測系統(tǒng)復核9.4.1在下列情況時應進行復核：——檢測過程中檢測設備開停機或更換部件時；——檢測人員有懷疑時；——檢測結束時。9.4.2若檢測設置和校準時采用了對比試塊，則復核時采用同一試樣；若為直接在工件上進行靈敏度設置，則應在工件上同一部位復核。9.4.3若復核時發(fā)現(xiàn)初始設置和校準的參數(shù)偏離，則按下列規(guī)定執(zhí)行：——每次檢測結束前，應對掃描量程進行復核。如果任意一點在掃描線上的偏移超過掃描線讀數(shù)的10%,則掃描量程應重新調(diào)整，并對上一次復核以來所有的檢測部位進行復檢；——每次檢測結束前，應對掃查靈敏度進行復核。一般對距離-波幅曲線的校核不應少于3點。如曲線上任何一點幅度下降2dB,則應對上一次復核以來所有的檢測部位進行復檢；如幅度上升2dB,則應對所有的記錄信號進行重新評定。7DB36/T789—202310距離-波幅曲線距離—波幅曲線應采用對比試塊實測繪制。該曲線族由評定線和判廢線組成，判廢線由深度為50%V型槽或φ10通孔的人工缺陷反射波幅繪制而成。評定線波幅高度為判廢線波幅高度的一半，即減6dB。評定線以下(包括評定線)為I區(qū)，評定線與判廢線之間為Ⅱ區(qū)，判廢線及其以上區(qū)域為Ⅲ區(qū)，如圖4所示。圖4距離-波幅曲線示意圖11檢測11.1檢測時機在壓力管道外觀檢查合格后進行超聲導波檢測。11.2掃查速度探頭的掃查速度不應超過150mm/s。當采用自動報警裝置掃查時，不受此限。11.3超聲導波A掃篩查為提高超聲導波檢測效率，在A超界面下完成管道分段全周向篩查，當發(fā)現(xiàn)存在有效導波信號時，應進行導波成像檢測。11.4超聲導波B掃成像檢測在進行超聲導波成像檢測時，首先應確定探頭移動起始位置，并詳細標注。如果是分段成像，則相鄰兩段應有15%重疊區(qū)。11.5信號識別11.5.1當發(fā)現(xiàn)導波信號時，應把探頭置于導波信號部位兩端相等位置探測，如果反射回波出現(xiàn)位置相近或相等，則相對信號部位前后移動探頭，觀察回波是否隨探頭游動，是則為有效導波信號，不游動則為偽信號。11.5.2當工件某一區(qū)域發(fā)現(xiàn)大面積導波信號時，不排除存在內(nèi)部分層類缺陷可能，這時，應采用其他有效方法復驗，以確定缺陷位置、大小及性質(zhì)。8DB36/T789—202311.5.3當探頭位于工件外壁，此處其內(nèi)部液態(tài)流體快速流動，可能會產(chǎn)生很強脈沖回波，此時探頭保持不動，觀察回波變化，若反射回波高低起伏變化不斷，則為流體產(chǎn)生信號。11.5.4應當注意，工件結構，例如對接焊縫、接管、內(nèi)壁折流板角焊縫等，都會產(chǎn)生很強回波信號。針對結構產(chǎn)生的信號，應增加探頭掃查方式，例如轉動、環(huán)繞掃查，觀察動態(tài)波形加以區(qū)分。11.5.5因超聲導波不能區(qū)分表面、內(nèi)部缺陷，發(fā)現(xiàn)有效導波信號時，應采用目視檢查、超聲檢測、表面無損檢測等方法復核，確定缺陷位置和大小。12檢測數(shù)據(jù)記錄、分析12.1所有有效導波信號都應記錄。檢測記錄應按檢測工藝要求記錄檢測數(shù)據(jù)和有關信息，除此之外，還應至少包括檢測報告中的內(nèi)容。所有記錄的保存應符合有關法規(guī)、標準和(或)合同的要求。12.2所有有效導波信號都應成像，并通過專用軟件分析，確定缺陷部位，測量缺陷長度、寬度，并在工件上標注其位置和范圍。12.3當有效導波信號波幅在Ⅱ區(qū)以上，必須采用其他檢測方法進行復驗；當有效導波信號波幅達到評定線的50%波高及其以上區(qū)域時，宜采用其他檢測方法復驗；低于評定線的50%波高時，不需復驗。13檢測結果分級及復驗13.1檢測結果分級超聲導波檢測發(fā)現(xiàn)的缺陷信號，按有效導波信號的波幅與第10章的距離—波幅曲線進行比對分級，反射波幅在I區(qū)的為I級，在Ⅱ區(qū)的為Ⅱ級，在Ⅲ區(qū)的為Ⅲ級。13.2復驗當有效導波信號需復驗時，可采用目視檢測、超聲檢測、表面無損檢測或解剖驗證等方法進行。分別按NB/T47013.7、NB/T47013.3、NB/T47013.4和NB/T47013.5等要求執(zhí)行。14檢測報告壓力管道超聲導波檢測報告應包含但不限于以下內(nèi)容：a)被檢管道使