《鈦合金鍛坯 缺陷檢測 相控陣超聲水浸檢測方法》

示例1：

ICSXX.XXX.XX

CCSXXXX

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSTMLX980701312—2023

鈦合金鍛坯缺陷檢測相控陣超聲

水浸檢測

Phasedarrayultrasonictestingfordefectdetectionoftitaniumalloy

forgingblanks

（征求意見稿）

202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實施

中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布

T/CSTMLX980701312—2023

鈦合金鍛坯缺陷檢測相控陣超聲水浸檢測

1范圍

本文件規(guī)定了采用水浸超聲脈沖反射技術(shù)檢測鈦合金鍛坯的最低要求。

本文件適用于厚度10mm~400mm的鈦合金鍛坯的相控陣超聲檢驗，其它牌號和規(guī)格的產(chǎn)品也可參

照使用。

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，注日期或版次的引用文

件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于

本文件。

AMS-STD-2154變形金屬超聲檢測方法

AMS2631G鈦及鈦合金棒、坯和板的超聲波檢驗

ASTME127標(biāo)準(zhǔn)鋁合金塊的制造及超聲波檢驗的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程

GJB1580A變形金屬超聲檢測

GB/T5193鈦及鈦合金加工產(chǎn)品超聲檢驗方法

GB/T12604.1無損檢測術(shù)語超聲檢測

3術(shù)語和定義

GB/T12604.1確立的術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1分區(qū)檢測Partitiondetection

分區(qū)檢測，每個分區(qū)對應(yīng)檢測部分的一定深度和一個專用探頭，每個探頭由超聲儀器的一個獨立通道控

制。

3.2對比試塊Referenceblock

代表產(chǎn)品的一部分，用于確定檢測方法，檢查并校準(zhǔn)用于檢測的儀器系統(tǒng)

3.3有效聲束寬度Effectivebeamwidth

在某一特定模式下進(jìn)行檢測的深度處測量得到的最窄聲束寬度

3.4-6dB聲束寬度-6dBsoundbeamwidth

信號強(qiáng)度衰減系數(shù)為2時的聲束直徑（即：從80%到40%）

3.5-3dB聲束寬度-3dBsoundbeamwidth

信號強(qiáng)度衰減系數(shù)為1.4時的聲束直徑（即：從80%到56%）

3.6距離振幅修正（DAC）Distanceamplitudecorrection

根據(jù)深度進(jìn)行電子增益調(diào)節(jié)以補(bǔ)償超聲響應(yīng)到相同的顯示的功能

3.7線陣探頭Lineararrayprobe

由一組并列齊排成線陣列的晶片組成。它能夠使聲束沿一個方位面（有效軸）發(fā)射和聚焦

3.8虛擬探頭Virtualprobe

一組陣列晶片，同時激發(fā)晶片或者相隔一定的相位組成一個更大的晶片

4試驗條件

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4.1檢驗場所應(yīng)無強(qiáng)電磁干擾，并保持清潔。避免灰塵及外來雜物污染而破壞檢驗條件。

4.2檢測人員應(yīng)按相關(guān)要求或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)資格的培訓(xùn)和鑒定并獲取1級及以上無損檢測人員資格，簽發(fā)及

解釋檢測報告人員應(yīng)達(dá)到2級及以上無損檢測人員資格。

5儀器設(shè)備

5.1探傷儀器

5.1.1當(dāng)連接合適的探頭時，超聲檢測儀器應(yīng)能夠產(chǎn)生檢測頻率范圍至少為2.25～15MHz的超聲波。超聲檢

測儀器在投入使用前、經(jīng)過修理或更換零件/部件后，或每間隔1年，無論哪一種情況先發(fā)生，均應(yīng)校驗儀

器性能特性。最低要求見表1，根據(jù)檢測時采用的頻率范圍選擇表1中一種或幾種檢測頻率進(jìn)行校驗。

表1儀器使用性能的最低要求

超聲檢測頻率MHz

儀器特性

142.25510154

垂直極限滿刻度

垂直線性上限，滿刻度%≥95

垂直線性下限，滿刻度%≤10

水平極限滿刻度

水平線性范圍，滿刻度%≥85

靈敏度，滿刻度%1001503100310031003

信噪比10:1110:1110:1110:1110:11

入射面分辨力（鋁中），mm38217.5312.537.5353,5

背面分辨力（鋁中），mm197.53532.532.53,5

±2dB/20dB

1：埋深76.2mm的Φ0.8mm平底孔

2：埋深38mm的Φ1.2mm平底孔

3：埋深76.2mm的Φ0.4mm平底孔，允許使用其它試塊代替

4：僅當(dāng)使用1MHz和15MHz的頻率時，其要求才適用。

5：15MHz探頭測試分辨力時，孔底反射波與表面反射波相交處和基線距離應(yīng)在滿刻度40%以內(nèi)。

5.1.2針對分區(qū)檢測，儀器應(yīng)為多通道，且所有通道整合在一起，每個通道的增益、電子閘門和DAC應(yīng)能獨

立控制。電子監(jiān)控閘門應(yīng)能記錄測量信號的最大振幅。

5.1.3相控陣儀器通道數(shù)應(yīng)不小于128個，單次可激發(fā)的單元數(shù)不小于128個。相控陣儀器DAC的動態(tài)范圍

至少為0～40dB，精度±0.25dB。

5.2探頭

5.2.1相控陣探頭：

a)陣列中虛擬探頭的頻率范圍為5MHz~15MHz。

b)陣列中虛擬探頭在掃查和步進(jìn)時應(yīng)滿足最小有效聲束寬度的要求。

c)一個虛擬探頭中無效晶片不應(yīng)超過一個。陣列中不允許有兩個相鄰的無效晶片。

d)陣列中所有虛擬探頭的振幅相應(yīng)在平均振幅的1dB以內(nèi)。

5.2.2探頭應(yīng)有唯一標(biāo)識，使用過程中應(yīng)每年一次或懷疑損壞時檢查其使用性能。

5.3超聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

5.3.1超聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)包含以下內(nèi)容：

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a)C掃描圖像。

b)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)化器，針對每一個脈沖，測量的閘門內(nèi)模擬輸出的最大振幅應(yīng)數(shù)字化，最小分辨率為8

字節(jié)，且范圍為滿刻度的0%～100%。

c)記錄超聲數(shù)據(jù)的存儲裝置。

d)C掃描圖像分析軟件，可以顯示每一個選擇的像素的位置和振幅，選擇感興趣的區(qū)域（ROI），計算

并顯示選擇的感興趣區(qū)域的信號的平均值、最大值和最小值。

e)位置與位置相關(guān)的同步脈沖的編碼，針對分區(qū)檢測，系統(tǒng)應(yīng)能夠以同步方式采集機(jī)械位置的模擬信

號。超聲脈沖應(yīng)由軸向或周向位置編碼器觸發(fā)。

5.4水槽檢測系統(tǒng)

5.4.1鍛坯水浸檢測設(shè)備應(yīng)包含一個探頭支架，至少有5個機(jī)械軸（X、Y、Z、A、B），機(jī)械軸X和Y為

水平運(yùn)動軸，其中一個平行于鍛坯長度方向，另一個平行于鍛坯寬度方向。機(jī)械軸Z為垂直運(yùn)動軸，Z軸應(yīng)

配備能使探頭沿相互垂直的方向進(jìn)行電動角度調(diào)節(jié)的A軸和B軸。需要時，應(yīng)配備鍛坯自動上料裝置和升

降平臺，升降平臺可實現(xiàn)鍛坯傾斜緩慢入水以消除鍛坯表面氣泡。需要時，鍛坯檢測系統(tǒng)應(yīng)具備鍛坯表面跟

蹤功能，保證探頭聲束與鍛坯表面的垂直入射和恒定的水距。

5.4.2系統(tǒng)應(yīng)能控制所有參與采集的軸。

5.4.3水槽應(yīng)有足夠的尺寸，以使被檢鍛坯完全浸入水中，探頭和鍛坯的水距足夠，滿足探頭架所必需的移

動軌跡。

5.4.4探頭操縱裝置應(yīng)能在兩個互相垂直的平面內(nèi)以不超過±0.5°的誤差提供探頭角度調(diào)節(jié)。橋架應(yīng)有足夠的

強(qiáng)度以便對操縱裝置提供剛性的支持，并能平滑準(zhǔn)確地將探頭定位于所需的位置上。機(jī)械裝置的定位精度和

最小掃查間距，應(yīng)滿足實際檢測的需要。掃查或定位時的距離偏差應(yīng)不超過±2.5mm/m。

5.4.5應(yīng)根據(jù)設(shè)備具體情況編制設(shè)備機(jī)械特性的檢查方法和驗收準(zhǔn)則，至少每年檢查一次。

6對比試塊

6.1對比試塊應(yīng)采用與被檢件聲學(xué)性能和表面狀態(tài)相同或相近的材料制作，兩者之間的聲傳輸特性差應(yīng)在

12dB以內(nèi)。通過比較對比試塊的底波幅度值與被檢件等厚度部位的底波幅度值的分貝差來確定聲傳輸修正

值。如果聲傳輸特性在2dB以內(nèi)，則檢測不要求增益補(bǔ)償。如果大于2dB，但小于12dB，應(yīng)提高儀器靈敏

度以補(bǔ)償聲傳輸特性差。如果大于12dB，應(yīng)使用更能代表受檢產(chǎn)品的新的對比試塊。

6.2具有平面入射聲束面的圓柱體與方形試塊，加工了平底孔的平面試塊可以用于鍛坯的檢測。

6.3對比試塊應(yīng)有永久性的標(biāo)識。

6.4應(yīng)定期檢查對比試塊外觀有無影響使用的表面損傷，對比試塊未使用時應(yīng)存放在合適的環(huán)境中以防止損

壞。

6.5按照ASTME127標(biāo)準(zhǔn)中對平底孔的要求制作試塊。

7耦合劑

7.1應(yīng)采用清潔的自來水或去離子水作為耦合劑，水中不允許有可見的空氣氣泡和其它會干擾超聲檢測的外

來物質(zhì)。需要時，可在水中加入適量的潤濕劑和防蝕劑，但應(yīng)確認(rèn)添加的物質(zhì)不會對被檢件或設(shè)備造成損害。

8表面質(zhì)量

8.1被檢棒材和鍛坯表面不允許存在影響超聲檢測的松動的氧化皮、折疊、毛刺、油污等。若個別部位不能

清除，應(yīng)在被檢件上作出標(biāo)記，供評定時參考，必要時在檢測記錄和報告中注明。被檢件的表面粗糙度Ra

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值應(yīng)不大于3.2μm，由于表面粗糙度本身并不能反映所有的表面特征，因此有時可能需要進(jìn)一步改善表面狀

態(tài)或提出更高的表面粗糙度要求，以滿足水浸探傷要求。

9試驗步驟

9.1本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定檢測方法為采用線陣探頭對鍛坯進(jìn)行水浸縱波反射技術(shù)檢測。

9.2鍛坯檢測時，超聲波聲束應(yīng)由鍛坯厚度方向入射?？梢圆捎贸曄嗫仃囁謪^(qū)檢測，上、下表面盲區(qū)

≤2.5mm，邊部盲區(qū)≤5mm。檢測水距可選擇制造商推薦的最佳水距，無推薦水距時，可選擇60mm～100mm，

但應(yīng)保證界面的二次反射信號不進(jìn)入采集閘門而影響正常檢測。

9.3檢測和評價時的水距應(yīng)與靈敏度校驗期間一致，不應(yīng)超過±2.5mm。

9.4檢測期間應(yīng)使用距離振幅修正，建立DAC時，應(yīng)使用校準(zhǔn)期間檢測深度范圍內(nèi)的平底孔的聲響應(yīng)記錄。

9.5為了考慮重疊，鍛坯分區(qū)檢測的電子閘門，應(yīng)沿被檢分區(qū)的起點和終點兩端的平底孔處向外各延伸

10mm，鍛坯分區(qū)1的起點為上盲區(qū)位置，最深的分區(qū)的終點為下盲區(qū)位置。

9.6對于縱波模式，DAC和閘門應(yīng)與界面波同步。

9.7評價門檻

9.7.1評價門檻應(yīng)根據(jù)使用的有效聲束直徑進(jìn)行調(diào)節(jié)。

9.7.2標(biāo)準(zhǔn)的評價門檻應(yīng)設(shè)定為驗收極限的-6dB。

9.7.3背景噪聲水平不允許使用標(biāo)準(zhǔn)評價門檻時，評價門檻可設(shè)定為驗收極限的XdB（其中X為-6dB到-2dB

之間）。

9.8掃查間距應(yīng)至多為使用的有效聲束直徑的70%。

9.9使用的脈沖重復(fù)頻率應(yīng)基于聲束直徑和表面速度，并且不超過可能引起幻像波顯示的極限。

9.10推薦掃查速度不大于500mm/s。實際的速度應(yīng)基于聲束直徑和重復(fù)頻率。

9.11為了確保檢測結(jié)果的有效性，在每批產(chǎn)品開始檢測和結(jié)束檢測后、或連續(xù)檢測時每間隔12小時，儀器

設(shè)置或儀器模塊發(fā)生任何變化均應(yīng)進(jìn)行靈敏度校準(zhǔn)檢查。使用合適的對比試塊對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，在每個區(qū)域

內(nèi)的校驗?zāi)繕?biāo)均得到清晰的已知的回波，其振幅等于或超過滿刻度的80%。對于分區(qū)檢測，通過使用電子距

離振幅修正（DAC）來完成振幅校驗。記錄每次校驗時的靈敏度dB值（或平底孔波高百分比）及詳細(xì)時間。

每個平底孔的校準(zhǔn)振幅的偏差應(yīng)在最初設(shè)定值的±10%之內(nèi)。若靈敏度增加超過10%，僅要求對在此期間發(fā)

現(xiàn)的指示進(jìn)行重新評估。若靈敏度降低超過10%，則需要對上一次校準(zhǔn)后至該次校準(zhǔn)之間檢測的所有產(chǎn)品，

按照修正后的靈敏度重新進(jìn)行檢測。

10試驗結(jié)果的評定

10.1鍛坯應(yīng)經(jīng)縱波超聲檢驗，驗收質(zhì)量等級應(yīng)符合表2的規(guī)定。

表2超聲檢驗驗收質(zhì)量等級

單個不連

長條形不連續(xù)性指示

續(xù)性指示多個不連續(xù)性指示2）

3）

鍛坯厚度1）噪聲4）

等級

mm當(dāng)量平底當(dāng)量平底當(dāng)量平底dB

間距長度

孔直徑孔直徑孔直徑

mmmm

mmmmmm

≤150AA1.20.8250.812.7-9

＞150~200A2.01.2251.225-9

＞200~400B3.22.0252.025/

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注：1）單個不連續(xù)性指示其幅度超過所要求等級的當(dāng)量平底孔指示幅度，應(yīng)屬不符合要求。

2）多個不連續(xù)性指示其中任何兩個指示的中心間距小于25mm而指示幅度超過所要求等級的當(dāng)

量平底孔幅度，應(yīng)屬不符合要求。

3）任何長條形不連續(xù)性指示其幅度和長度超過所要求等級的當(dāng)量平底孔指示幅度和所規(guī)定的長

度，應(yīng)屬不符合要求。

4）噪聲指所要求等級的單個不連續(xù)性指示當(dāng)量平底孔的-9dB。＞（150~200）mm的鍛坯局部區(qū)

域（其檢驗面積的5%）噪聲可為（-7~-8）dB。

5）對于直探頭縱波檢查，背反射損失超過正常值50%，應(yīng)屬不符合要求。

10.2當(dāng)能確認(rèn)某顯示信號為外界干擾造成時，其顯示信號可不作為判定驗收與否的依據(jù)。

10.3超聲檢測過程中發(fā)現(xiàn)的不連續(xù)，除非另有規(guī)定，應(yīng)按同聲程比較法進(jìn)行評定，使用金屬聲程等于或接近

于產(chǎn)品不連續(xù)埋深的對比試塊，或使用適用的DAC曲線。如果需要，應(yīng)使用聲能傳輸修正技術(shù)。

10.4經(jīng)過超聲檢測，產(chǎn)品上指示未超過驗收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的驗收極限或未發(fā)現(xiàn)不連續(xù)信號，則可判定為本檢測工

序的合格品。

11檢測記錄或報告

11.1檢測記錄至少應(yīng)包括下列主要內(nèi)容：

a)合金牌號、錠號、批號、規(guī)格、節(jié)號等；

b)本標(biāo)準(zhǔn)編號及級別

c)檢測儀器型號、探頭頻率、探頭晶片尺寸、聚焦法則等；

d)耦合