DB37T 3143-2018 小徑管管座角接焊接接頭相控陣超聲檢測技術規(guī)程

DB37/T3143—2018小徑管管座角接焊接接頭相控陣超聲檢測2018-02-13發(fā)布2018-03-13實施IDB37/T3143—2018本標準按照GB/T1.1-2009給出的規(guī)則起草。本標準由山東省質(zhì)量技術監(jiān)督局提出并歸口。本標準起草單位：中國電建集團山東電力建設第一工程有限公司、山東豐匯工程檢測有限公司、山東省特種設備協(xié)會、神華國能山東建設集團有限公司、中國石化總公司濟南煉油廠、華電國際電力股份有限公司鄒縣發(fā)電廠、山東科捷工程檢測有限公司、武漢中科創(chuàng)新技術有限公司。本標準主要起草人：王華告、徐學堃、張勇、顧顯方、齊高君、郭相吉、丁成海、張波、郭懷力、蘇敏、戴憲洲、鞠煥強、梁玉梅、魏玉忠、李向前、徐祇宏、苑廣存、林光輝、王敬昌。1DB37/T3143—2018小徑管管座角接焊接接頭相控陣超聲檢測技術1范圍件。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。GB/T12604.1無損檢測術語超聲檢測29302-201232563-2016無損檢測超聲檢測相控陣超聲檢測方法NB/T47013-2015承壓設備無損檢測DL/T1105.2電站鍋爐集箱小口徑接管座角焊縫無損檢測技術導則第2部分：超聲檢測JB/T11731-2013無損檢測超聲相控陣探頭通用技術條件安放式(騎座式)管座角接接頭placedpipesocketangleseam3.22DB37/T3143—2018插入式管座角接接頭plug-inpipesocketangleseam接管座插入集箱筒體、壓力容器或管道內(nèi)部焊接而成的管座角接接頭，如圖2所示，其它類型角接圖2插入式管座角接接頭4一般要求4.1檢測人員4.1.1從事相控陣超聲檢測的人員至少應持有超聲波檢測Ⅱ級(中級)及以上資格證書，并通過相控陣超聲檢測技術培訓，取得相應證書。4.1.2相控陣超聲檢測人員應熟悉所使用的檢測設備。4.1.3相控陣超聲檢測人員應具有實際檢測經(jīng)驗并掌握一定的金屬材料及加工的基礎知識。4.2檢測設備和器材4.2.1總則相控陣超聲檢測設備主要包括儀器主機、軟件、掃查裝置、探頭，上述各項應成套或單獨具有產(chǎn)品質(zhì)量合格證或制造廠出具的合格文件。4.2.2相控陣超聲儀器a)其放大器的增益調(diào)節(jié)步進不應大于1dB;b)相控陣儀器應配備與其硬件相匹配的延時控制和成像軟件；c)-3dB帶寬下限不高于1MHz,且上限不低于15MHz;d)采樣頻率不應小于探頭中心頻率的6倍；e)幅度模數(shù)轉(zhuǎn)換位數(shù)應不小于8位；f)儀器的水平線性誤差不大于1%,垂直線性誤差不大于5%;g)所有激勵通道的發(fā)射脈沖電壓具有一致性，最大偏移量應不大于設置值的5%;h)各通道的發(fā)射脈沖延遲精度不大于5ns。4.2.3軟件a)儀器至少應有A、B、C、D、S型顯示的c)儀器軟件應具有聚焦法則計算功能、TCG(DAC)增益校準功能和ACG校準功能；d)儀器的數(shù)據(jù)采集應與掃查裝置的移動同步，掃查步進值應可調(diào)，其最小值應不大于0.5mm;3DB37/T3143—2018e)儀器應能存儲和分辨各A掃描信號之間相對位置的信息，如位置傳感器位置；f)離線分析軟件應能對檢測時設置的關鍵參數(shù)進行查看。4.2.4相控陣探頭a)探頭應符合JB/T11731標準要求，探頭可加裝用以輔助聲束偏轉(zhuǎn)的楔塊或延遲塊。楔塊形狀應與被檢工件曲率相匹配；b)小徑管管座角接焊接接頭相控陣探頭宜采用自聚焦橫波相控陣探頭；c)探頭實測中心頻率與標稱頻率間的誤差應不大于10%;d)探頭的-6dB相對頻帶寬度不小于55%;e)同一探頭晶片間靈敏度差值應不大于4dB,晶片靈敏度的均勻性應滿足均方差不大于1dB,相控陣探頭晶片的靈敏度差異及有效性測試可參照附錄A;則要求在掃查使用的每個聲束組中，損壞晶片不應超過總使用晶片數(shù)的12.5%,且沒有連續(xù)損壞晶片；如果晶片的損壞超過上述規(guī)定，可通過仿真軟件計算且通過試塊測試，確認壞晶片對聲場和檢測靈敏度、信噪比無明顯不利影響，才允許使用。4.2.5試塊4.2.5.1試塊分為校準試塊、對比試塊及模擬試塊。4.2.5.2校準試塊型試塊和相控陣B型試塊(聲束控制評定試塊)見附錄B。4.2.5.3對比試塊4.2.5.3.1本標準采用的對比試塊有GS-1、GS-2、GS-3、AF、CR。(插入式)試塊主要應用于壁厚4mm~8mm管座角接接頭的距離-波幅4.2.5.3.3GS-1、GS-2、GS-3試塊主要應用于壁厚8mm~20mm管座角接接頭的距離-波幅曲線制作，GS試塊見附錄D。4.2.5.3.4試塊型號的選擇應與被檢工件的曲率半徑相對應。4.2.5.4模擬試塊模擬試塊與被檢測工件在材質(zhì)、形狀、主要幾何尺寸、坡口型式和焊接工藝等方面應相同或相近。主要用于檢測工藝驗證、掃查靈敏度的確定，按缺陷制作方式可分為人工焊接缺陷試塊和機加工缺陷試塊。a)焊接缺陷試塊：其缺陷類型主要包括裂紋、未熔合、未焊透、條形缺陷、圓形缺陷等典型焊接b)機加工缺陷試塊：其缺陷類型主要包括橫孔、V形槽及其他線切割槽等人工反射體。4.2.6耦合劑4.2.6.1應選用具有良好的透聲性、易清洗、無毒無害，有適宜流動性的材料；對工件、人體及環(huán)境無損害，同時應便于檢測后清理。典型的耦合劑包括水、化學耀糊、洗滌劑、機油和甘油，在零度以下建議使用機油或相近的液體。4.2.6.2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。4.2.7掃查裝置4DB37/T3143—20184.2.7.1探頭夾持部分在掃查時應保證聲束與焊縫長度方向垂直。4.2.7.2導向部分應能在掃查時使探頭運動軌跡與擬掃查軌跡保持一致。4.2.7.3掃查裝置可以采用電動或人工驅(qū)動。4.2.7.4掃查裝置應具有確定探頭位置的功能，可通過步進電機或位置傳感器實現(xiàn)對位置的探測與控4.2.8儀器設備的校準、核查及檢查要求4.2.8.1相控陣儀器的性能指標應每年進行一次校準。儀器的水平線性和垂直線性應每隔六個月至少進行一次運行核查。4.2.8.2在新探頭開始使用時，應對探頭進行一次全面的性能校準，具體校準方法見JB/T11731。4.2.8.3校準應在相應的試塊上進行，扇掃成像分辨力在A型試塊上進行，幾何尺寸測量誤差在B試塊上進行，具體調(diào)校方法見GB/T29302校準規(guī)范。4.2.8.4位置傳感器在檢測前及結束時，均應進行校準。校準方法是使位置傳感器移動一定距離，將檢測設備顯示的位移與實際位移相比較，要求誤差應小于1%,最大值不超過10mm。4.2.8.5檢查每次檢測前應檢查儀器設備器材外觀、線纜連接接頭、儀器鍵盤及觸摸屏等是否正常。4.3掃描類型及顯示方式4.3.1檢測時，一般采用扇形掃描?？筛鶕?jù)被檢產(chǎn)品的焊縫類型、工作介質(zhì)，預計可能產(chǎn)生的缺陷種類、形狀、部位和取向，選擇其他掃描類型。4.3.3在掃查數(shù)據(jù)的圖像中應有位置傳感器掃查位置顯示。4.4聚焦法則參數(shù)4.4.1相控陣探頭參數(shù)4.4.1.1晶片參數(shù)：晶片數(shù)量、晶片寬度、晶片間隙及主動孔徑。4.4.1.2楔塊參數(shù)：楔塊尺寸、楔塊角度及楔塊聲速。4.4.2聚焦法則參數(shù)4.4.2.1晶片數(shù)量：聚焦法則使用的晶片數(shù)量不低于16個。4.4.2.2晶片位置：設定激發(fā)晶片的起始位置。4.4.2.3角度參數(shù)：在工件中所用聲束的固定角度、聲束的角度范圍(35°~75°)。4.4.2.4距離參數(shù)：在工件中的聲程或深度。4.4.2.5聲速參數(shù)：在工件中的聲速。4.4.2.6工件厚度：被檢工件的厚度。4.4.2.7接頭形式：安放式或插入式4.4.2.8焊縫參數(shù)：坡口角度、對口間隙、余高、焊縫寬度4.4.2.9聚焦深度：根據(jù)工件厚度及聚焦法則設定相應數(shù)值。4.4.2.10探頭位置：設定探頭前端至焊縫邊緣(或焊縫中心)的距離。4.5檢測工藝文件4.5.1檢測前，應根據(jù)被檢工件情況按照本標準的要求編制相控陣檢測工藝規(guī)程和操作指導書。5DB37/T3143—20184.5.1.1相控陣檢測工藝規(guī)程至少應包括以下內(nèi)容：a)適用范圍和對被檢工件的要求；b)遵循的標準規(guī)范；c)被檢工件情況(名稱、材質(zhì)、成型方法、坡口形狀尺寸、焊接情況、熱處理情況、母材檢測情況等);d)檢測的目的、檢測覆蓋區(qū)域、檢測時機；e)對檢測人員資格和能力的要求，檢測人員培訓和工藝驗證試驗要求；f)對檢測設備(儀器、探頭、試塊)的要求；g)檢測參數(shù)及要求：包括檢測覆蓋區(qū)域、檢測時機、儀器、探頭及楔塊的參數(shù)設置或選擇、掃查方法的選擇、掃查面的確定、探頭位置的確定、掃查面的準備等，以及檢測系統(tǒng)的設置(激發(fā)孔徑、扇掃角度和步進、線掃步進、聚焦、時間窗口、靈敏度等)和校準(靈敏度、位置傳感器等)方法；i)檢測溫度、掃查速度、數(shù)據(jù)質(zhì)量要求；j)掃查和數(shù)據(jù)采集過程的一般要求；k)對數(shù)據(jù)分析、缺陷評定與記錄報告的一般要求。4.5.1.2操作指導書至少應包括以下內(nèi)容：b)檢測設備器材；c)檢測準備：包括確定檢測區(qū)域、掃查面的確定及準備、探頭及楔塊的選取、掃描方式及掃查方式的選擇、探頭位置的確定等；d)檢測系統(tǒng)的設置和校準；e)掃查和數(shù)據(jù)采集要求；f)數(shù)據(jù)分析、缺陷評定及出具報告的要求。4.5.2操作指導書在首次應用前應進行工藝驗證，驗證方式可在相關試塊或軟件上進行，驗證內(nèi)容包括檢測范圍內(nèi)靈敏度、信噪比等是否滿足檢測要求。4.6工藝驗證試驗4.6.1工藝驗證試驗應制作與被檢工件相同或相似的帶有缺陷的模擬試塊，將擬采用的檢測工藝應用到模擬試塊上，工藝驗證試驗結果應清楚地顯示和測量模擬試塊中的缺陷或反射體。4.6.2符合以下情況之一時應在模擬試塊上進行工藝驗證試驗：a)信噪比和聲速與細晶粒鋼差異明顯的非細晶粒鋼工件檢測；b)合同約定要求進行。4.6.3經(jīng)合同雙方同意，可使用相控陣仿真軟件計算部分或全部代替工藝驗證試驗內(nèi)容。4.7.1系統(tǒng)校準與實際檢測間的溫度差應控制在±15°C之內(nèi)。4.7.2檢測時，被檢工件表面溫度應控制在0°C~50°C。若超出此范圍應通過實驗驗證設備的適用性，同時驗證檢測的可操作性和可靠性。4.8安全要求6DB37/T3143—20當檢測條件不符合本標準的工藝要求或不具備安全作業(yè)條件時，檢測人員應停止工作，待條件改善符合要求后，再進行檢測。5工藝參數(shù)的選擇和檢測5.1檢測準備5.1.1檢測區(qū)域檢測區(qū)域為管座角焊縫本身加上焊縫邊緣5mm的一段區(qū)域。5.1.2掃查面制備5.1.2.1探頭移動區(qū)內(nèi)應清除焊接飛濺、鐵屑、油漆及其他雜質(zhì)，一般應進行打磨。掃查面應平整，便于探頭的移動和耦合，其表面粗糙度Ra值應不大于6.3μm。5.1.2.2掃查面一般為管座接管側，如圖3所示，其打磨寬度應滿足檢測要求，一般不小于60mm。圖3管座角接焊接接頭檢測效果圖5.1.2.3焊縫的表面質(zhì)量應經(jīng)外觀檢查合格后方可進行檢測，表面的不規(guī)則狀態(tài)不應影響檢測結果評5.1.3掃查方式選擇5.1.3.1檢測時推薦選用以下方式：a)線性掃查+扇形掃描；b)柵格掃查+扇形掃描。5.1.3.2對可疑部位，可采用扇形掃描，結合矩形、前后、左右等掃查方式進行檢測。5.2探頭選擇5.2.1與工件厚度有關的相控陣探頭參數(shù)選擇可參考表1。表1相控陣探頭參數(shù)選擇推薦表75.2.2相控陣探頭楔塊的曲率應與被檢管件的形狀相吻合，如圖4所示。楔塊邊緣與被檢工件接觸面的間隙x應不大于0.5mm。圖4探頭楔塊邊緣與管子外表面間隙的示意圖5.3角度增益補償為了使扇形掃描角度范圍內(nèi)的距離-波幅曲線靈敏度均勻一致，要進行角度增益補償。角度增益補償?shù)恼{(diào)試在R50角度增益修正試塊上進行。5.4聚焦法則設置5.4.1插入式接管與筒體角接焊接接頭檢測插入式角接焊接接頭采用二次波進行檢測。5.4.2安放式接管與筒體角接焊接接頭檢測安放式角接焊接接頭采用一次波和二次波進行檢測，一次波能檢測到角焊縫根部，二次波檢測表面及中部。5.4.3橫波斜聲束扇形掃描角度一般不應超出35°~75°,特殊情況下，確需使用超出該角度范圍的聲束檢測時，應驗證其檢測靈敏度。工件壁厚4mm~8mm時，不宜采用過小角度聲束，以免底面一次反射波進入楔塊產(chǎn)生干擾，此時聲速中心角度宜設置為60°即扇掃角度范圍45°~75°。5.5距離-波幅曲線的制作5.5.1對于壁厚4mm~8mm管座距離-波幅曲線，按所用探頭和儀器在相應的AF(安放式管座角接接頭試塊)或者CR(插入式管座角接接頭試塊)試塊上實測數(shù)據(jù)繪制而成。5.5.1.1首先選擇試塊左側φ2橫通孔制作DAC曲線的第一點，使反射波高達到顯示屏80%,然后保持靈敏度不變，選擇右側φ2橫通孔制作DAC曲線的第二點，此兩點最高回波位置連線即為DAC曲線。5.5.1.2該曲線由評定線和定量線組成。5.5.2對于壁厚≥8mm~20mm管座距離-波幅曲線，按所用探頭和儀器在所選擇的GS對比試塊上實測數(shù)據(jù)繪制而成，該曲線由評定線和定量線組成。5.5.3在整個檢測范圍內(nèi)，距離-波幅曲線不得低于顯示屏滿刻度的20%。5.5.4在制作距離-波幅曲線過程中，必須控制噪聲信號，信噪比必須大于等于10dB,距離-波幅曲線的制作見附錄E。5.5.5不同管壁厚度的距離-波幅曲線靈敏度應符合表2規(guī)定。8DB37/T3143—20表2距離-波幅曲線的靈敏度壁厚mm評定線定量線5.5.6檢測時由于工件表面耦合損失、材料衰減以及內(nèi)外曲率的影響，應對檢測靈敏度進行傳輸損失綜合補償，綜合補償量應計入距離-波幅曲線。5.5.7掃查靈敏度應通過工藝驗證的方式確定，以能清晰地顯示和測量出模擬試塊中缺陷或反射體時的增益為基準。5.6步進設置5.6.1檢測前應將檢測系統(tǒng)設置為根據(jù)掃查步進采集信號，掃查步進最大值△xmax≤1.0mm。5.6.2。5.7檢測實施5.7.1方向標識檢測前應在工件掃查面上予以標記，標記內(nèi)容至少包括掃查起始點和掃查方向，所有標記應對掃查無影響。5.7.2參考線設定在檢測之前，應在工件掃查面上標定參考線，參考線距焊縫邊緣(或焊縫中心)的距離應根據(jù)檢測聚焦法則設置而定，其距離誤差為±0.5mm。5.7.3依照工藝參數(shù)設置將檢測系統(tǒng)的硬件及軟件置于檢測狀態(tài)，將探頭擺放到設定的參考線位置，沿標識方向路徑進行掃查。5.7.4掃查時應保證掃查速度小于或等于最大允許掃查速度Vmx,同時應保證耦合效果和數(shù)據(jù)采集的要求。最大允許掃查速度按公式(1)計算：式中：...................................Vmax——最大允許掃查速度，mm/s;N——設置的信號平均次數(shù)；A——A掃描的數(shù)量(如扇形掃描時，激發(fā)如35°~75°的扇形掃描，角度步進為1°,則A=41)。5.8掃查覆蓋范圍5.8.1根據(jù)聚焦法則的參數(shù)，用相控陣超聲檢測設備中的理論模擬軟件進行演示，調(diào)整探頭前端距焊縫邊緣(或焊縫中心)的距離，使所選用的檢測聲束將檢測區(qū)域完全覆蓋。確認演示結果后，將演示模擬圖及參數(shù)保存，并附在檢測工藝中。5.8.2檢測時，一般應在管座接管側掃查。若因條件限制一次掃查無法確保檢測區(qū)域全覆蓋，應采用不同的聚焦法則，設置不同探頭位置及角度掃查范圍進行檢測。9DB37/T3143—20185.8.3掃查結束時，掃查停止位置應越過起始位置至少30mm。線性掃查時，若在焊縫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30mm。需要多個線性掃查覆蓋整個焊接接頭體積時，各線性掃查之間的重疊至少為所用相控陣探頭線性陣列長度的10%。5.9檢測系統(tǒng)復核5.9.1當出現(xiàn)下列情況之一時，需進行復核。a)探頭、耦合劑和儀器調(diào)節(jié)發(fā)生改變時；b)懷疑掃查靈敏度或定位精度有變化時；c)連續(xù)工作4h以上時；d)工作結束時。5.9.2掃查靈敏度復核復核時，如曲線上任何一點幅度下降2dB或20%,則應對上一次復核以來所有的檢測部位進行復驗；如幅度上升2dB或20%,則應對所有的記錄信號進行重新評定。5.9.3定位精度復核定位精度的復核，參照附錄C進行。6檢測數(shù)據(jù)的分析和缺陷評定6.1檢測數(shù)據(jù)的有效性評價6.1.1分析檢測數(shù)據(jù)之前應對所采集的數(shù)據(jù)進行評估以確定其有效性，數(shù)據(jù)至少應滿足以下要求：a)采集的數(shù)據(jù)量滿足所檢測焊縫長度的要求；b)數(shù)據(jù)丟失量不得超過整個掃查長度的5%,且不允許相鄰數(shù)據(jù)連續(xù)丟失；c)掃查圖像中耦合不良的長度不得超過整個掃查長度的5%,單個耦合不良長度不得超過2mm。6.1.2若采集的數(shù)據(jù)不滿足上述要求，應檢查掃查裝置工況，排除故障后重新進行掃查。6.2顯示的分類檢測結果的顯示分為相關顯示和非相關顯示。6.3缺陷定性6.3.2性質(zhì)判定為裂紋、未熔合、未焊透缺陷評定為不允許。6.3.3根據(jù)缺陷輪廓確定缺陷的長度、寬度，長度與寬度之比大于3的相關顯示按條形缺陷處理，長度與寬度之比不大于3的相關顯示按圓形缺陷處理。圓形缺陷用圓形缺陷評定區(qū)進行評定，圓形缺陷評定區(qū)為一個與俯視圖平行的矩形，其尺寸為10mm×10mm,圓形缺陷評定區(qū)應選在缺陷最嚴重的區(qū)域。6.3.4性質(zhì)判定為條形缺陷和圓形缺陷的，應進行缺陷定量，評定為允許或不允許。6.4缺陷定量6.4.1缺陷位置測定應以獲得缺陷最大反射波的位置為準。6.4.2缺陷最大反射波幅的測定方法是，在掃查數(shù)據(jù)中將測量光標移動至缺陷出現(xiàn)最大反射波信號的6.4.3缺陷長度的測定：DB37/T3143—2018長度之和作為其單個缺陷的指示長度(間距計入缺陷長度);f)缺陷實際指示長度I應按式(2)計算(適用于管徑小且壁厚大時):H—缺陷距外表面(指示深度),mm;紋、未熔合、未焊透的測長方法參照6.4.3條形缺陷的定量c)條形缺陷和圓形缺陷的評定應符合表3的規(guī)定。工件厚度T/mm允許的圓形缺陷長徑L/mm允許的單個條形缺陷長度L'/mm注1:當母材公稱厚度不同時，應按薄側厚度進行評定。注2:在任何9T焊縫長度范圍內(nèi)，多個缺陷累計長度最大允許值L′不超過T(T為母材公稱厚度)。當焊縫長度不足9T時，可按比例折算，當折算后的多個缺陷累計長度允許值小于該厚度范圍內(nèi)允許的單個缺陷指示長度時，以允許的單個缺陷指示長度作為缺陷累計長度允許值。DB37/T3143—2018檢測記錄主要內(nèi)容包括工程名稱、工件編號、焊縫編號、坡口形式、焊接方法、母材材質(zhì)、規(guī)格、表面質(zhì)量、檢測方法、檢測標準、驗收標準、檢測比例、儀器型號、探頭規(guī)格、耦合劑、試塊、檢測靈敏度、所發(fā)現(xiàn)的缺陷及評定記錄、檢測人員及其資格等級和檢測日期等。7.2檢測報告至少應包括如下內(nèi)容：c)被檢工件：名稱、編號、規(guī)格、材質(zhì)、坡口型式、焊接方法和熱處理狀況；d)檢測設備及器材：儀器型號及編號、探頭、位置傳感器、試塊、耦合劑等；e)檢測工藝參數(shù)：掃描類型、顯示方式、掃查方式、探頭配置及掃查靈敏度等；f)檢測覆蓋區(qū)域：理論模擬軟件演示的檢測區(qū)域覆蓋圖及參數(shù)；g)檢測示意圖：檢測部位以及所發(fā)現(xiàn)的缺陷位置和分布圖；h)掃查數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)文件名稱、掃查數(shù)據(jù)以電子版形式保存；i)檢測結論：評定出缺陷性質(zhì)、位置、尺寸及是否允許；j)檢測人員和審核人員簽字；k)檢測日期。DB37/T3143—2018(規(guī)范性附錄)安放式和插入式角接焊接接頭結構形式圖A.1安放式角接焊接接頭圖A.2插入式角接焊接接頭之一圖A.3插入式角接焊接接頭之二相控陣A型試塊和相控陣B型試塊(聲束控制評定試塊)A-1區(qū)放大圖圖B.1相控陣A型試塊圖B.2相控陣B型試塊(聲束控制評定試塊)DB37/T3143—2018小徑管管座角接焊接接頭相控陣超聲檢測用AF、CR試塊X2X2