T∕CWAN 0033-2021 鋁合金攪拌摩擦焊體積型缺陷相控陣超聲檢測規(guī)范

1、 ICS 25.160.20CCS J 33團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CWAN 00332021鋁合金攪拌摩擦焊體積型缺陷相控陣超聲檢測規(guī)范Specification for phased array ultrasonic testing of volumetric defects in friction stirwelding of aluminum alloys2021-11-08發(fā)布2021-12-01實(shí)施 T/CWAN 00332021目次前言.II1范圍. 12規(guī)范性引用文件. 13術(shù)語和定義. 14一般要求. 25檢測要求. 3附錄 A（規(guī)范性）PA對(duì)比試塊. 6附錄 B（規(guī)范性）鋁合金攪拌摩擦

2、焊接頭檢測結(jié)果分級(jí). 7I T/CWAN 00332021前言本文件按照 GB/T 1.12020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。II T/CWAN 00332021鋁合金攪拌摩擦焊體積型缺陷相控陣超聲檢測規(guī)范1范圍本文件規(guī)定了采用相控陣超聲檢測技術(shù)（Phased-array ultrasonic testing，PAUT）檢測鋁合金攪拌摩擦焊接頭體積型缺陷的檢測要求及檢測結(jié)果分級(jí)。本文件適用于厚度為1.5 mm10 mm的鋁合金攪拌摩擦焊接頭的檢測與評(píng)定。其它接頭形式、其它厚度的接頭檢測與評(píng)定可參照?qǐng)?zhí)行。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)

3、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(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/T 3375焊接術(shù)語GB/T 12604.12005無損檢測術(shù)語超聲檢測GB/T 325632016相控陣超聲檢測方法QJ 20043-2011鋁合金中厚板攪拌摩擦焊技術(shù)要求QJ 20045-2011鋁合金攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測方法NB/T 47013.1承壓設(shè)備無損檢測第 1部分：通用要求NB/T 47013.15承壓設(shè)備無損檢測第 15部分：相控陣超聲檢測T/CWAN 00102018焊接術(shù)語-焊接檢驗(yàn)-3術(shù)語和定義GB/T 3375、GB

4、/T 32563-2016、QJ 20043-2011、QJ20045-2011和 T/CWAN 00102018界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1表面犁溝 surface furrow內(nèi)部孔洞型缺陷延伸到攪拌摩擦焊縫正面形成的犁溝狀焊接缺陷。3.2孔洞型缺陷 voids攪拌摩擦焊縫內(nèi)部沿焊接方向形成的蟲狀、隧道狀等孔洞缺陷；從焊縫橫斷面看，一般呈不規(guī)則形狀，有的帶尖角或帶縫隙。3.3未焊透 incomplete penetration在焊縫根部存留有未連接的對(duì)接縫，并且對(duì)接縫實(shí)際連接的深度小于名義上要求的連接深度。3.41 T/CWAN 00332021匙孔 keyhole攪拌針抽

5、出后未得到母材金屬的填充而在焊縫尾端形成的孔洞。3.5線性掃描（線掃描） linear scanning相控陣（PA）探頭各組元聲束接替進(jìn)行直線性的掃描，其掃描角度與焦距均保持恒定。3.6扇形掃描（扇掃描） sectorial scanning相控陣探頭組元聲束按一定步進(jìn)角度連續(xù)進(jìn)行扇狀的掃描。4一般要求4.1檢測人員檢測人員應(yīng)按 GB/T 325632016的規(guī)定取得相應(yīng)資格證書，并應(yīng)獲得雇主對(duì)從事相控陣超聲檢測資格的認(rèn)可。檢測人員應(yīng)熟悉相控陣超聲檢測原理，能熟練操作相控陣超聲檢測設(shè)備。檢測人員應(yīng)了解受檢件情況，了解攪拌摩擦焊工藝知識(shí)，掌握攪拌摩擦焊工藝缺陷特點(diǎn)。4.2相控陣超聲檢測設(shè)備相控

6、陣超聲檢測設(shè)備的配置與性能應(yīng)能滿足檢測要求，參考 QJ 20045-2011，至少應(yīng)具有下列功能：a）儀器支持探頭陣元系列不少于 64個(gè)；b）線性掃描及扇形掃描；o oc）扇形掃描與線性掃描角度范圍為 30 70；d）A型顯示、B型顯示與 C型顯示。4.3相控陣探頭相控陣探頭應(yīng)能滿足檢測要求，參考 QJ 20045-2011，至少應(yīng)具有下列功能：a）線陣列；o ob）楔塊角度范圍在 0 60；c）頻率不低于 5 MHz；d）晶片陣元數(shù)不少于 32個(gè)；e）孔徑不低于 8個(gè)晶片陣元。相控陣探頭應(yīng)配有廠家鑒定證明，并應(yīng)給出下述參數(shù)：a）探頭類型；b）工作頻率；c）楔塊角度；d）第一晶片距楔塊前端的距

7、離；e）晶片尺寸及間距；f）晶片數(shù)量。儀器探頭的組合性能要求參考 NB/T 47013.15標(biāo)準(zhǔn)。4.4 PA對(duì)比試塊對(duì)于厚度為 1.5 mm10 mm的攪拌摩擦焊接頭的檢測，檢測用的 PA對(duì)比試塊見附錄 A。4.5耦合劑耦合劑包括接觸法耦合劑與液浸法耦合劑。接觸法耦合劑應(yīng)選用能保證良好聲耦合，同時(shí)對(duì)探頭及受檢件無損傷且便于清理的介質(zhì)。常用的接觸法耦合劑有水、油類、脂類、水溶性凝膠等。2 T/CWAN 00332021液浸法（包括局部噴液耦合）耦合劑應(yīng)選用去離子水或者純凈水作耦合劑。4.6場地檢測場地不應(yīng)有影響檢測的強(qiáng)磁、強(qiáng)震動(dòng)、高噪聲等。工作現(xiàn)場應(yīng)避開明亮的光線。4.7電源在信號(hào)幅度調(diào)整到顯

8、示屏滿刻度 50%的情況下，電源電壓波動(dòng)引起的信號(hào)幅度變化應(yīng)不超過滿刻度2.5%，否則應(yīng)使用穩(wěn)壓器。5檢測要求5.1受檢件受檢件接頭表面應(yīng)去除毛刺、油垢、飛邊、表面起皮等。受檢件探頭掃查移動(dòng)區(qū)，除接頭正面因焊接自然形成的表面下凹外，不應(yīng)存在影響檢測的凸起或下凹。一般情況，受檢件探頭掃查移動(dòng)區(qū)的表面粗糙度應(yīng)不大于 6.3m，接頭根部表面粗糙度應(yīng)不大于 3.2m，且不存在可見的溝槽。一般情況，受檢件接頭經(jīng)表面檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行相控陣超聲檢測。5.2檢測方式推薦接頭正面單側(cè)橫向檢測或者接頭背面單側(cè)橫向檢測，如有必要，可采用接頭正面雙側(cè)橫向檢測或者接頭背面雙側(cè)橫向檢測進(jìn)行精細(xì)檢測。檢測前應(yīng)首先在受檢

9、件接頭確定檢測基準(zhǔn)線，并確定檢測方向。楔塊中心應(yīng)位于焊縫寬度內(nèi)部，以聲束覆蓋整個(gè)的檢測區(qū)域?yàn)樵瓌t，一般情況下與焊縫中心重合。檢測前應(yīng)采用探頭掃查 PA對(duì)比試塊，將深度不小于被檢測焊縫深度的橫孔掃查出來。掃查對(duì)比試塊的工況應(yīng)與實(shí)際檢測工況一致，包括耦合劑、楔塊與受檢件之間距離等。5.3掃描設(shè)置推薦使用一次波檢測。相控陣探頭孔徑推薦使用 16個(gè)晶片陣元，步進(jìn)推薦使用 1個(gè)晶片陣元，掃查角度推薦使用o o40 50。檢測工藝驗(yàn)證時(shí)，推薦使用線性掃描和扇形掃描結(jié)合驗(yàn)證。檢測產(chǎn)品時(shí)可僅使用線性掃描。掃描顯示推薦采用橫截面視圖顯示。聚焦深度依據(jù)產(chǎn)品要求進(jìn)行設(shè)置，一般推薦使用的聚焦深度為（-1）mm，其中

10、為焊縫深度。5.4靈敏度調(diào)節(jié)5.4.1基準(zhǔn)靈敏度選取 PA對(duì)比試塊上埋深與檢測深度和直徑相同或接近的橫孔作為基準(zhǔn)孔。通過調(diào)節(jié)探頭，找到基準(zhǔn)孔的反射波峰值。再通過調(diào)節(jié)“增益”，將該反射波高調(diào)至顯示屏某一刻度（如滿刻度的 80%），以此時(shí)的靈敏度作為基準(zhǔn)靈敏度，以此時(shí)的波高作為基準(zhǔn)波高。調(diào)節(jié)基準(zhǔn)靈敏度時(shí)，楔塊與 PA對(duì)比試塊表面距離與角度與實(shí)際檢測時(shí)楔塊與焊縫表面距離與角度應(yīng)相同。5.4.2檢測靈敏度檢測時(shí)，應(yīng)視檢測需要在基準(zhǔn)靈敏度基礎(chǔ)上增加（15）dB，即為檢測靈敏度。但須注意噪聲應(yīng)不影響檢測。調(diào)節(jié)檢測靈敏度時(shí)，楔塊與 PA對(duì)比試塊表面距離與角度與實(shí)際檢測時(shí)楔塊與焊縫表面距離與角度應(yīng)相同。3 T

11、/CWAN 003320215.5校準(zhǔn)和檢查每隔 12個(gè)月至少對(duì)相控陣超聲儀器和探頭組合進(jìn)行一次校準(zhǔn)并記錄。每隔 6個(gè)月至少對(duì)相控陣超聲儀器和探頭組合性能中的組合頻率、扇掃角度范圍以及扇掃角度分辨力進(jìn)行一次運(yùn)行核查并記錄。每隔 1個(gè)月至少對(duì)陣元有效性進(jìn)行一次核查，在相控陣探頭中允許存在失效陣元，但失效陣元數(shù)量不應(yīng)超過相控陣探頭陣元總數(shù)的 1/4，且不應(yīng)出現(xiàn)相鄰陣元連續(xù)失效。每次檢測前應(yīng)檢查儀器設(shè)備器材外觀、線纜連接和開機(jī)信號(hào)顯示等情況是否正常。校準(zhǔn)和檢查應(yīng)符合 NB/T 47013.15要求。5.6檢測作業(yè)5.6.1初檢采用局部水耦合或水浸耦合檢測。實(shí)際檢測時(shí)，楔塊與焊縫表面距離與角度與靈敏度

12、調(diào)節(jié)時(shí)楔塊與 PA對(duì)比試塊表面距離與角度應(yīng)相同。實(shí)際檢測采用的耦合劑應(yīng)與檢測系統(tǒng)設(shè)置和校準(zhǔn)時(shí)的耦合劑相同。按檢測規(guī)程（檢測工藝卡）調(diào)整檢測儀器、設(shè)置檢測參數(shù)進(jìn)行檢測。采用線性掃描方式。5.6.2復(fù)檢根據(jù)初檢結(jié)果，對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷部位通過更加細(xì)致的復(fù)檢確定缺陷的具體數(shù)據(jù)。推薦采用扇形掃描與線性掃描。如果從接頭兩側(cè)均能檢測到同一缺陷，其缺陷數(shù)據(jù)（當(dāng)量、尺寸等）以反射波峰值大的一側(cè)檢測為準(zhǔn)。缺陷判定應(yīng)注意排除非缺陷信號(hào)干擾。5.6.3缺陷當(dāng)量在缺陷深度（聲程）確定后，將缺陷檢測與 PA對(duì)比試塊同深度（聲程）的橫孔檢測相比較，來確定缺陷當(dāng)量。如對(duì)比試塊上沒有與缺陷深度相同的橫孔，可選擇與缺陷深度最接近的橫

13、孔進(jìn)行比較。5.6.4缺陷測定復(fù)檢時(shí)，通過仔細(xì)掃查精確確定缺陷位置。在接頭延伸方向上的相鄰兩缺陷（不一定在一直線上），其間距小于較小缺陷長度時(shí)，應(yīng)作為一條缺陷處理，以兩缺陷長度之和（不含間距）作為缺陷指示長度。5.7檢測分級(jí)檢測結(jié)果分級(jí)應(yīng)綜合考慮下列因素：a）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)情況；b）產(chǎn)品可靠性要求；c）產(chǎn)品檢測要求；d）相控陣超聲檢測結(jié)果（缺陷當(dāng)量、缺陷指示長度等）；e）其它因素。鋁合金攪拌摩擦焊接頭的檢測，其檢測結(jié)果分級(jí)見附錄 B。5.8檢測報(bào)告針對(duì)每個(gè)產(chǎn)品都應(yīng)有對(duì)應(yīng)的檢測報(bào)告。檢測報(bào)告一般應(yīng)包括：a）報(bào)告編號(hào)；b）送檢單位；c）受檢件名稱、圖號(hào)、編號(hào)；d）檢測標(biāo)準(zhǔn)；4 T/CWAN 003320

14、21e）使用的設(shè)備系統(tǒng)（相控陣超聲設(shè)備型號(hào)、探頭型號(hào)、試塊型號(hào)）；f）操作者資質(zhì)；g）驗(yàn)收等級(jí)；h）缺陷情況；i）評(píng)定結(jié)果；j）報(bào)告人、審核人等簽署；k）報(bào)告日期。5 T/CWAN 00332021附錄 A（規(guī)范性）PA對(duì)比試塊A.1采用與受檢件相同的材料、相同的攪拌摩擦焊工藝焊接對(duì)比試塊。具體情況見圖 A.1和圖 A.2。abc9個(gè)橫孔尺寸相同，均為 0.5 mm，尺寸公差0.05 mm。每個(gè)橫孔在厚度方向上的高度差為 1 mm，尺寸公差0.05 mm。表面粗糙度不大于 3.2 m。圖A.1 PA對(duì)比試塊1（橫孔型缺陷）abc9個(gè)通槽寬度尺寸相同，均為 0.5 mm，尺寸公差0.05 mm。每個(gè)通槽深度在厚度方向上的高度差為 1 mm，尺寸公差0.05 mm。表面粗糙度不大于 3.2 m。圖A.2 PA對(duì)比試塊2（通槽型缺陷）A.2根據(jù)檢測具體情況，對(duì)比試塊可以做相應(yīng)的變化，人工反射體的形式與數(shù)量及位置亦可做相應(yīng)的增減與變化。6 T/CWAN 00332021附錄 B（規(guī)范性）鋁合金攪拌摩擦焊接頭檢測結(jié)果分級(jí)鋁合金攪拌摩擦焊接頭相控陣超聲檢測，視缺陷當(dāng)量、缺陷指示長度的不同，將檢測結(jié)果分為 A、B、C三個(gè)級(jí)別，其中 A級(jí)為最高級(jí)，C級(jí)為最低級(jí)。具體分級(jí)見表 B.1