2024圓鋼相控陣超聲檢測方法

圓鋼相控陣超聲檢測方法II目 次前 言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1檢測要求 2對比試樣 3聲束有效寬度測量 8檢測設(shè)備 3檢測條件 錯誤！未定義書簽。設(shè)備調(diào)校、復(fù)驗和檢測 910判定 1111檢測記錄和報告 11PAGEPAGE10圓鋼相控陣超聲檢測方法范圍本文件適用于直徑8mm～400mm圓鋼的相控陣超聲自動或半自動檢測。手動檢測以及其他規(guī)格的圓鋼相控陣超聲自動或半自動檢測可參照本文件執(zhí)行。規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB/T9445無損檢測通用術(shù)語和定義GB/T32563無損檢測超聲檢測相控陣超聲檢測方法\hGB/T42399.11部分：儀器\hGB/T42399.22部分：探頭NB/T47013.1515部分：相控陣超聲檢測YB/T145鋼管探傷對比試樣人工缺陷尺寸測量方法YB/T4082鋼管、鋼棒自動超聲檢測系統(tǒng)綜合性能測試方法術(shù)語和定義3.1

GB/T12604.1、GB/T20737、GB/T32563和NB/T47013.15界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文自動檢測automatictesting利用機電設(shè)備實現(xiàn)一個或多個超聲相控陣探頭在產(chǎn)品表面執(zhí)行適當(dāng)?shù)南鄬\動掃查，并通過檢測儀設(shè)定的警報閾值對缺陷回波進(jìn)行自動評定。3.2半自動檢測semi-automatictesting由檢測人員操控機電裝置或設(shè)備實現(xiàn)一個或多個超聲相控陣探頭在產(chǎn)品表面執(zhí)行適當(dāng)?shù)南鄬\動掃查，并通過檢測儀設(shè)定的警報閾值對缺陷回波進(jìn)行評定。3.3手動檢測manualtesting3.4相控陣圖像phasedarrayimage相控陣超聲采集數(shù)據(jù)的不同顯示形式。注：常見模式有A-顯示、B-顯示、C-顯示、D-顯示等。3.5相控陣信號phasedarraysignal需評定的相控陣圖像或波形。3.6儀器重復(fù)頻率instrumentrepetitionfrequency相控陣儀器激發(fā)和接收超聲信號的頻率。注：儀器重復(fù)頻率受到聲波在掃描范圍內(nèi)往復(fù)傳輸時間和數(shù)字系統(tǒng)處理時間限制，且避免幻象信號的產(chǎn)生。3.7掃描聲束重復(fù)頻率scanningbeamrepetitionfrequency掃查位置/角度聲束激發(fā)和接收超聲信號的頻率。注：掃描聲束重復(fù)頻率計算方法見公式（1）。????

=?

(1)式中：ep——掃描聲束重復(fù)頻率，單位為赫茲（H；eff——儀器重復(fù)頻率，單位為赫茲（Hz；N——相控陣每個合成波形的掃描線數(shù)。3.8聲束軸向等效寬度equivalentaxialwidthofsoundbeam等效在圓鋼表面沿軸向移動距離的聲束寬度。3.9聲束周向等效寬度equivalentcircumferentialwidthofsoundbeam等效在圓鋼表面沿周向移動距離的聲束寬度。通用要求除非在供需雙方協(xié)議中另有約定，檢測應(yīng)在圓鋼主要生產(chǎn)工序（軋制、熱處理、冷熱加工和矯直等）完成之后進(jìn)行。被檢圓鋼表面應(yīng)平整、光滑，沒有影響檢測的松散氧化皮、油污和其他污物；被檢圓鋼的內(nèi)部組織不應(yīng)在檢測時產(chǎn)生影響檢測的干擾回波。檢測可采用液膜接觸技術(shù)、局部或全液浸技術(shù)。液膜接觸技術(shù)可采用水、油、油脂或漿糊作為耦檢測環(huán)境應(yīng)避開強光、強電磁場、強振動、腐蝕性氣體、嚴(yán)重粉塵等影響超聲檢測儀穩(wěn)定工作和檢測人員可靠觀察的因素。GB/T9445610%聲束等效寬度的交疊。檢測設(shè)備檢測儀器42399.1進(jìn)行性能測試與驗證，周期宜為12個月。自動檢測時，儀器通道數(shù)應(yīng)不小于16/64。探頭1MHz～10MHz，相控陣探頭的寬度（非主動軸尺寸）6mm～25mm。0.5～1.56mm～25mm64。GB/T42399.212個月。檢測主機（或直線（或直線機械傳動裝置及其他輔助裝置檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：通道（聲束）9dB；使用中的相控陣探頭如出現(xiàn)壞晶片，可在選擇激發(fā)孔徑范圍時設(shè)法避開壞晶片；如無法避開，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(rèn)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；2dB；檢測系統(tǒng)應(yīng)能同步記錄檢測數(shù)據(jù)和相控陣探頭掃查位置。自動檢測系統(tǒng)的綜合性能，如信噪比、周向靈敏度差、漏報率、誤報率、端部盲區(qū)和穩(wěn)定性等YB/T408212在檢測過程中，應(yīng)對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行實時記錄。發(fā)現(xiàn)缺欠時，宜輸出聲光報警信號。對比試樣材料（聲學(xué)衰減差別宜在±4dB以內(nèi)材料內(nèi)部不應(yīng)存在影響設(shè)備校驗的缺陷。直徑、長度和平直度自動和半自動檢測對比試樣的直徑應(yīng)在被檢工件直徑±15人工缺陷類型人工缺陷類型有橫孔、平底孔、豎孔和表面縱向刻槽。內(nèi)部橫孔用于調(diào)校徑向縱波的檢測靈敏度、DACDAC和周向掃描靈敏度的數(shù)量和位置1140mm、1112mm～6mm，并/12mm～6mm1。橫孔平底孔和豎孔標(biāo)引序號說明：S——近表面橫孔中心到圓鋼表面距離；D——圓鋼直徑；——豎孔深度。圖1人工缺陷位置示意圖在對比試樣中部的不同區(qū)域分別至少制作各一個規(guī)定深度的縱波檢測橫孔和一個橫波檢測近2圖2橫孔位置示意圖尺寸和等級人工缺陷中的平底孔和豎孔直徑宜為2mm1注：對比試樣上人工缺陷的尺寸不應(yīng)解釋為可以檢測到的最小自然缺陷尺寸。表1人工缺陷尺寸和等級單位為毫米等級人工缺陷尺寸橫孔直徑（d）直徑允許偏差橫孔長度a（l）10.36.420.515％d或±0.05，兩者取較小值6.430.512.741.225.452.0±0.1025.462.625.4注：對比試樣上人工缺陷的尺寸不應(yīng)解釋為可以檢測到的最小自然缺陷尺寸。a橫孔長度允許偏差為±0.20。制作與測量人工缺陷可采用機械或電火花等加工方法制作，其尺寸和精度應(yīng)滿足表1要求。人工缺陷在制作階段進(jìn)行尺寸測量，測量方法應(yīng)按照YB/T145或其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行。對比試樣測試合格，應(yīng)出具合格證書或測試證書。檢測方法檢測波型3。標(biāo)引序號說明：1——圓鋼切面；2——橫波聲束入射；3——聲束偏轉(zhuǎn)。圖3橫波雙周向偏轉(zhuǎn)檢測示意圖檢測方式150mm/s動、半自動檢測的掃查速度應(yīng)不大于最大掃查速度x，同時應(yīng)滿足耦合效果和數(shù)據(jù)采集的要求。最大掃查速度計算方法見公式（2）：??? =????△?····················································???×?式中：Vmax——最大掃查速度，mm/s;N——設(shè)置的信號平均次數(shù)；M——設(shè)置的電子掃描串行聲線數(shù)量；△X——設(shè)置的掃查步進(jìn)值，不大于掃查方向聲束等效寬度的一半，mm；PRF——脈沖重復(fù)頻率，Hz，按公式（3）定義為：???＜?/2?·······················································(3)式中：c——聲速，mm/s；S——最大檢測聲程，mm。電子掃描和機械掃查方式軸向電子掃描ba采用軸向電子掃描方式時，相控陣探頭相對于圓鋼做圓周掃查，并沿軸向移動，形成螺旋線ba標(biāo)引符號說明：ab——螺距大小。圖4軸向電子掃描機械掃查圖8應(yīng)采用軸向線陣相控陣探頭（5）100mm100mm凹面一維線陣 b)平面一維線陣圖5一維線陣相控陣探頭（軸向電子掃描）橫波檢測時，相控陣探頭應(yīng)在非主動孔徑方向具有合適的自然入射角或偏心距（水浸法）。周向電子掃描采用周向電子掃描方式時，相控陣探頭相對于圓鋼做直線移動或圓鋼直線通過相控陣探頭陣列進(jìn)行掃查（6）。聲束沿周向電子掃描，形成對圓鋼圓柱表面的全面覆蓋掃查。 a）? b)?圖6周向電子掃描機械掃查圖8應(yīng)使用周向線陣（凹面線陣）相控陣探頭。宜使用多個凹面線陣相控陣探頭首尾重復(fù)覆蓋至少一個聲束孔徑，圍成一個環(huán)繞圓鋼的整圓（7）。圖7凹面線陣相控陣探頭（周向電子掃描）橫波檢測時，聲束應(yīng)具有折射橫波合適的周向偏轉(zhuǎn)角（液浸法）。聲束有效寬度測量測量條件應(yīng)按照人工缺陷要求（見6.3），對相應(yīng)的聲束有效寬度進(jìn)行測量，從不同深度人工缺陷中測量的聲束有效寬度，應(yīng)以最小的聲束的一半寬度值來設(shè)置電子掃描步距?？v波聲束寬度測量軸向聲束寬度測量：將相控陣探頭置于某一深度平底孔正上方，使探頭沿軸向方向在試塊的804040周向聲束寬度測量：將相控陣探頭置于某一深度平底孔或橫孔的正上方，使探頭沿周向方向804040橫波聲束寬度測量φ2豎孔對橫波軸向聲束寬度進(jìn)行測量。測量方法如下：φ280%高度。將探頭沿軸向向前移動，信號幅度4040周向聲束寬度測量：將探頭聲束指向近表面橫孔位置，使探頭在圓鋼表面前后左右移動，當(dāng)80%高度。將探頭沿周向方向前后移動。4040調(diào)校和復(fù)驗設(shè)備準(zhǔn)備檢測儀器在調(diào)試前應(yīng)預(yù)先通電、預(yù)熱，以確保儀器使用過程中性能穩(wěn)定。在每次檢測周期開始，對設(shè)備進(jìn)行校驗時，設(shè)備應(yīng)能清晰識別出人工缺陷的反射信號，該信號用于設(shè)置檢測缺陷的觸發(fā)閾值。系統(tǒng)調(diào)校首次使用的儀器型號，探頭規(guī)格型號，被檢工件規(guī)格和聲束孔徑、角度、聚焦、聲程范圍等設(shè)非參考系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置足夠高的脈沖重復(fù)頻率，且避免產(chǎn)生幻象波。30mm。當(dāng)周向電子掃描方式為橫波檢測時，非參考系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置電子掃描聲束的聲束偏轉(zhuǎn)角，否則偏轉(zhuǎn)角度應(yīng)為零。非參考系統(tǒng)電子掃描聲束應(yīng)設(shè)置聲束聚焦。非參考系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置掃描聲程范圍（包含圓鋼被檢測區(qū)域）。8周向電子掃描方式非參考系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置電子掃描步進(jìn)不大于聲束周向等效寬度；周向電子掃描方式應(yīng)使用多個周向凹面陣列探頭，且至少重復(fù)覆蓋聲束主動孔徑寬度，組成完整的圓周覆蓋。周向電子掃描方式的棒材軸向送進(jìn)速度應(yīng)符合公式(4)的規(guī)定。V????

≤?X×F???×103(m/s) (4)3×??式中：?——聲束軸向等效寬度（m；??——儀器設(shè)置的脈沖重復(fù)頻率（H；??——每個探頭串行掃描聲束的數(shù)量。軸向電子掃描方式非參考系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置電子掃描步進(jìn)不大于聲束軸向等效寬度。軸向電子掃描方式的棒材周向掃描的表面線速度應(yīng)符合公式(5)的規(guī)定。V????

≤W?×F???×103(m/s) (5)3×??式中：?——聲束周向等效寬度（m；??——儀器設(shè)置的脈沖重復(fù)頻率（z；??——每個探頭的串行掃描聲束的數(shù)量。軸向電子掃描方式的棒材螺旋掃查螺距應(yīng)符合公式(6)的規(guī)定。D???≤WP+?X???×??? (6)式中：?——探頭陣列長度（m；?——聲束軸向等效寬度（；??——聲束孔徑陣元數(shù)；p——探頭陣元間距（m。DAC3DACDAC注：在大于3倍近場區(qū)情況下，可采用計算法確定縱波檢測靈敏度。80dB4dB～6dB。系統(tǒng)復(fù)驗和檢測檢測開始前應(yīng)在正常生產(chǎn)速度下，使用與生產(chǎn)檢驗規(guī)格相同、鋼級相同的對比試樣校驗檢測設(shè)8dB，檢測設(shè)備校驗合格后方可進(jìn)行檢測。在選定的檢測速度下，在檢測圓鋼相同規(guī)格的對比試樣時，設(shè)備應(yīng)能連續(xù)運行，且至少應(yīng)通過3在同一規(guī)格圓鋼連續(xù)生產(chǎn)檢驗期間，應(yīng)利用對比試樣對檢測設(shè)備進(jìn)行定時校驗，校驗時間間隔4h。如果校驗結(jié)果符合要求可繼續(xù)檢測，否則應(yīng)按上述要求重新對設(shè)備進(jìn)行校驗，并對上次設(shè)備校驗后的圓鋼重新檢測。當(dāng)更換規(guī)格時應(yīng)按上述要求對設(shè)備進(jìn)行重新校驗。判定在檢測過程中，缺陷反射波高大于或等于對應(yīng)等級人工缺陷波高則判定為可疑品。（或手工檢測確認(rèn)不合格的），應(yīng)判為不合格品。檢測記錄和報告檢測記錄檢測記錄應(yīng)至少包含以下信息：儀器重復(fù)頻率和掃描聲束重復(fù)頻率；相控陣探頭數(shù)量和類型，包括頻率（中心頻率和帶寬）、陣元數(shù)量、陣元尺寸（長和寬）、排列方向