(高清版)GBT 39282-2020 無損檢測(cè) 電磁聲換能器（EMAT）技術(shù)脈沖回波檢測(cè)方法

無損檢測(cè)電磁聲換能器(EMAT)技術(shù)脈沖回波檢測(cè)方法國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)國家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I 12規(guī)范性引用文件 1 1 1 2 37檢測(cè)工藝規(guī)程 38檢測(cè)設(shè)備和器材 3 510檢測(cè)結(jié)果的評(píng)價(jià)與處理 711檢測(cè)記錄與報(bào)告 8ⅢGB/T39282—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由全國無損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC56)提出并歸口。江大學(xué)、武漢中科創(chuàng)新技術(shù)股份有限公司、廣東汕頭超聲電子股份有限公司、合肥通用機(jī)械研究院有限公司、鋼鐵研究總院、中國科學(xué)院金屬研究所、中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司金屬及化學(xué)研究所、中國科學(xué)院聲學(xué)研究所。1GB/T39282—2020無損檢測(cè)電磁聲換能器(EMAT)技術(shù)脈沖回波檢測(cè)方法1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用電磁聲換能器進(jìn)行材料及構(gòu)件中不連續(xù)脈沖回波直射超聲檢測(cè)的方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于板厚6mm～100mm碳素鋼、低合金鋼和有色金屬等板材的電磁超聲檢測(cè)，奧氏體不銹鋼、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼、鋁及鋁合金板材、鈦及鈦合金板材、鎳及鎳合金板材等板材的電磁超聲檢測(cè)可參照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。管材、鍛件等原材料的電磁超聲檢測(cè)可參考本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。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/T9445無損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證GB/T12604.1無損檢測(cè)術(shù)語超聲檢測(cè)GB/T34885無損檢測(cè)電磁超聲檢測(cè)總則JB/T9214—2010無損檢測(cè)A型脈沖反射式超聲檢測(cè)系統(tǒng)工作性能測(cè)試方法GB/T12604.1和GB/T34885界定的術(shù)語和定義適用于本文件。4方法概要4.1檢測(cè)原理采用可產(chǎn)生垂直入射超聲波的電磁超聲換能器進(jìn)行電磁超聲直入射檢測(cè)，通過超聲波遇到不連續(xù)時(shí)產(chǎn)生的反射信號(hào)信息檢測(cè)不連續(xù)位置和大小，如圖1所示。電磁超聲直探頭可采用垂直于工件表面的偏置磁場(chǎng)和餅形、環(huán)形或蝶形線圈結(jié)構(gòu)，激發(fā)和接收垂直于表面入射的超聲橫波；也可采用平行于工件表面的偏置磁場(chǎng)和跑道形或蝶形線圈，激發(fā)和接收垂直于表面入射的超聲縱波。2GB/T39282—2020a)無不連續(xù)時(shí)b)有不連續(xù)時(shí)F——不連續(xù)處一次回波；B——底面一次回波。圖1檢測(cè)原理示意圖4.2優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)電磁超聲脈沖回波直射檢測(cè)具有下列特點(diǎn)：a)非接觸檢測(cè)，無需耦合劑。適用于高溫、低溫、干燥或真空環(huán)境條件下的檢測(cè)。適用于表面有覆蓋層的工件檢測(cè)。適用于快速和自動(dòng)化檢測(cè)。b)能直接產(chǎn)生不同波型的超聲，包括縱波、各種偏振方向的橫波(特別是水平偏振的橫波)。4.3局限性電磁超聲脈沖回波直射檢測(cè)具有下列局限性：a)不適用于既非導(dǎo)電又非導(dǎo)磁材料檢測(cè)；b)電磁超聲換能效率受被檢材料電磁特性影響較大，需要更嚴(yán)格的對(duì)比試樣；c)在某些場(chǎng)合下檢測(cè)后需對(duì)工件進(jìn)行退磁。5安全要求使用本標(biāo)準(zhǔn)的用戶應(yīng)在檢測(cè)前建立安全準(zhǔn)則。檢測(cè)過程中的安全要求至少包括如下要素：a)在實(shí)施檢測(cè)前，應(yīng)對(duì)檢測(cè)過程中可能傷害檢測(cè)人員的各種危險(xiǎn)源加以辨識(shí)，并對(duì)檢測(cè)人員進(jìn)行培訓(xùn)和采取必要的保護(hù)措施?；驒z測(cè)人員可靠觀察的因素。c)檢測(cè)人員應(yīng)遵守被檢件現(xiàn)場(chǎng)的安全要求，根據(jù)檢測(cè)地點(diǎn)的要求穿戴防護(hù)工作服和佩戴有關(guān)防d)在進(jìn)行在線檢測(cè)時(shí)，應(yīng)制定特別的安全措施。e)在封閉空間內(nèi)進(jìn)行操作時(shí)，應(yīng)考慮氧氣含量等相應(yīng)因素，并采取必要的保護(hù)措施。f)在高空進(jìn)行操作時(shí)，應(yīng)考慮人員、檢測(cè)設(shè)備器材墜落等因素，并采取必要的保護(hù)措施。3GB/T39282—2020必要的保護(hù)措施。和環(huán)境的影響。i)檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意磁場(chǎng)吸力導(dǎo)致的人員受傷和設(shè)備損壞及其他輔助電子設(shè)備的影響。6人員要求執(zhí)行本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施檢測(cè)的人員，應(yīng)按照GB/T9445或合同各方同意的體系進(jìn)行資格鑒定與認(rèn)證，并由雇主或其代理對(duì)其進(jìn)行崗位培訓(xùn)和操作授權(quán)。7檢測(cè)工藝規(guī)程a)適用范圍；c)檢測(cè)人員資格；d)檢測(cè)設(shè)備和器材；g)檢測(cè)表面準(zhǔn)備；h)檢測(cè)時(shí)機(jī)；i)檢測(cè)程序和檢測(cè)方法；j)檢測(cè)的標(biāo)記和原始數(shù)據(jù)記錄表格；k)檢測(cè)后的操作要求；1)檢測(cè)結(jié)果的評(píng)價(jià)及處理方式；m)檢測(cè)報(bào)告格式和要求；o)編制日期。7.2工藝規(guī)程應(yīng)經(jīng)驗(yàn)證，當(dāng)重要因素或其他對(duì)檢測(cè)靈敏度有嚴(yán)重影響的因素發(fā)生變化時(shí)，工藝規(guī)程應(yīng)重新驗(yàn)證。8檢測(cè)設(shè)備和器材作輔助裝置。儀器和探頭產(chǎn)品應(yīng)具有質(zhì)量合格證明。采用A型脈沖反射式電磁超聲檢測(cè)儀，發(fā)射頻率可調(diào)，工作頻率范圍宜在0.5MHz～10MHz內(nèi)4GB/T39282—2020選擇。電磁超聲檢測(cè)儀發(fā)射峰值功率宜大于10kW(500V20A)。檢測(cè)儀應(yīng)具有80dB以上的連續(xù)可調(diào)衰減器，步進(jìn)級(jí)每擋不大于2dB,其精度為任意相鄰12dB的誤差在±1dB以內(nèi)，在任意連續(xù)60dB范圍內(nèi)最大累計(jì)誤差不超過2dB。檢測(cè)儀應(yīng)具有連續(xù)可調(diào)的顯示范圍，且顯示范圍應(yīng)不小于檢測(cè)厚度。儀器至少在熒光屏滿刻度的80%范圍內(nèi)呈線性顯示。水平線性誤差不大于1%,垂直線性誤差不8.3電磁超聲探頭由于不同電磁超聲探頭的用途、參數(shù)和靈敏度不同，直射檢測(cè)選用的電磁超聲探頭宜考慮以下方面：a)根據(jù)檢測(cè)需要，選擇合適的電磁超聲直入射探頭。b)探頭頻率選擇。常用探頭頻率一般在1MHz～10MHz?；跈z測(cè)對(duì)象和靈敏度要求，選擇合適的探頭頻率。對(duì)于厚度較小的被檢件宜選用高頻，對(duì)于厚度較大的被檢件宜選用低頻。c)探頭模態(tài)選擇?？蛇x橫波或縱波探頭。對(duì)于檢測(cè)靈敏度要求較高時(shí)，宜選用橫波探頭。d)探頭線圈類型選擇。根據(jù)被檢材料尺寸結(jié)構(gòu)和檢測(cè)靈敏度要求選擇合適的線圈類型。不同換能器線圈產(chǎn)生的輻射聲場(chǎng)存在一定差異，需考慮聲場(chǎng)的能量分布、擴(kuò)散性和覆蓋范圍來選擇合e)探頭磁鐵類型選擇。換能器磁體可以為永磁體式的，也可以為脈沖磁鐵式的。f)探頭接觸面選擇。常溫檢測(cè)時(shí)，選取具有耐磨接觸面的探頭；高溫檢測(cè)時(shí)，選取具有耐高溫且耐磨接觸面的探頭，必要時(shí)探頭與工件之間的空氣隙高度可調(diào)；對(duì)于曲率較大的被檢構(gòu)件，應(yīng)選取具有柔性前端的探頭。8.4檢測(cè)系統(tǒng)性能檢測(cè)系統(tǒng)為系統(tǒng)成套產(chǎn)品，電磁超聲探頭與檢測(cè)儀配套使用。檢測(cè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)應(yīng)滿足電磁超聲檢測(cè)系統(tǒng)能夠發(fā)現(xiàn)對(duì)比試塊中規(guī)定的平底孔，信噪比不小于6dB。8.5試塊采用JB/T9214—2010中規(guī)定的DB-P和CSK-IB試塊評(píng)定和核查電磁超聲檢測(cè)設(shè)備，項(xiàng)目包括：對(duì)比試塊材質(zhì)、超聲特性、聲學(xué)性能應(yīng)與被檢構(gòu)件相同或相似，內(nèi)部不應(yīng)存在影響檢測(cè)的不連續(xù)。5GB/T39282—2020對(duì)比試塊應(yīng)設(shè)計(jì)加工一定數(shù)量的人工反射體，對(duì)比試塊形狀和尺寸如表1和圖2所示。對(duì)比試塊也可根據(jù)實(shí)際檢測(cè)需求參考其他板材超聲檢測(cè)的對(duì)比試塊尺寸加工，設(shè)置不同深度分布的參考反射體。對(duì)比試塊上平底孔應(yīng)垂直于工件表面，且表面平滑。表1直入射電磁超聲檢測(cè)用對(duì)比試塊單位為毫米試件編號(hào)板材厚度t檢測(cè)面到平底孔的距離S試塊厚度T試塊寬度b123注1:板材厚度大于40mm時(shí)，試塊也可用厚代薄。注2:為減輕單個(gè)試塊尺寸和重量，聲學(xué)性能相同或相似的試塊上的平底孔可加工在不同厚度試塊上。單位為毫米全部▽注：板材檢測(cè)參考反射尺寸為φ5mm平底孔，鍛件檢測(cè)時(shí)反射體尺寸由合同各方商定。圖2直入射電磁超聲檢測(cè)用對(duì)比試塊示意圖8.6操作輔助裝置高溫檢測(cè)時(shí)應(yīng)配備電磁超聲探頭高溫操作手柄。非常溫檢測(cè)時(shí)應(yīng)配備紅外測(cè)溫儀或其他測(cè)溫儀器。掃查時(shí)應(yīng)配備位置記錄裝置。8.7檢測(cè)設(shè)備的維護(hù)和校準(zhǔn)應(yīng)制定書面規(guī)程，對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行周期性維護(hù)和檢查，以保證儀器功能。探頭盲區(qū)進(jìn)行一次校準(zhǔn)并記錄。A型脈沖反射式的電磁超聲設(shè)備測(cè)試方法應(yīng)按JB/T9214—2010進(jìn)行?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，如懷疑設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果，應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行功能檢查和調(diào)整，并對(duì)每次維護(hù)檢查的結(jié)果進(jìn)行記錄。9檢測(cè)程序9.1檢測(cè)前的準(zhǔn)備檢測(cè)前應(yīng)對(duì)被檢構(gòu)件的有關(guān)資料進(jìn)行審查，為檢測(cè)方案的制定和檢測(cè)數(shù)據(jù)分析提供依據(jù)，資料審查6GB/T39282—2020應(yīng)包括：a)被檢構(gòu)件制造文件資料：產(chǎn)品合格證、質(zhì)量證明文件、竣工圖等，重點(diǎn)了解其類型、結(jié)構(gòu)特征和材質(zhì)特性等；b)被檢構(gòu)件運(yùn)行記錄資料：運(yùn)行參數(shù)、工作環(huán)境、載荷變化情況以及運(yùn)行中出現(xiàn)的異常情況等；c)被檢構(gòu)件檢驗(yàn)資料：歷次檢驗(yàn)與檢測(cè)報(bào)告；9.1.2現(xiàn)場(chǎng)勘查現(xiàn)場(chǎng)工況對(duì)檢測(cè)結(jié)果會(huì)造成不同程度的影響，為保證檢測(cè)結(jié)果的有效性，現(xiàn)場(chǎng)勘查時(shí)應(yīng)考慮如下a)如有可能，被檢構(gòu)件周圍應(yīng)避免有其他可能產(chǎn)生強(qiáng)烈電磁信號(hào)的環(huán)境噪聲或系統(tǒng)噪聲的設(shè)備b)對(duì)于在役設(shè)備的檢測(cè)，應(yīng)對(duì)被檢構(gòu)件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，找出并設(shè)法排除可能影響檢測(cè)結(jié)果的因素。同時(shí)，對(duì)被檢構(gòu)件進(jìn)行定位標(biāo)識(shí)。c)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)被檢構(gòu)件檢測(cè)部位壁厚、部位和檢測(cè)面狀況?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)被檢構(gòu)件檢測(cè)部位壁厚應(yīng)在儀器設(shè)備的有效檢測(cè)范圍內(nèi)。被檢構(gòu)件表面應(yīng)無影響檢測(cè)的障礙物和干擾檢測(cè)的異物，如有影響檢測(cè)的鐵屑或金屬顆粒等應(yīng)予清除，以保證檢測(cè)正常進(jìn)行。d)對(duì)于帶有粗糙表面、銹蝕表面或鍍涂層的被檢構(gòu)件。當(dāng)被檢構(gòu)件帶有防銹涂層時(shí)，防銹涂層應(yīng)9.1.3檢測(cè)工藝規(guī)程或工藝卡的編制對(duì)于每個(gè)檢測(cè)工程或每個(gè)被檢構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)使用的儀器和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，按照檢測(cè)工藝規(guī)程來編制電磁超聲檢測(cè)工藝規(guī)程或工藝卡，確定電磁超聲檢測(cè)的部位和使用條件。檢測(cè)部位應(yīng)避免內(nèi)部或外部附件的影響，同時(shí)對(duì)每個(gè)被檢構(gòu)件進(jìn)行測(cè)繪，畫出被檢構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意圖。檢測(cè)工藝文件包括工藝規(guī)程和操作指導(dǎo)書。根據(jù)電磁超聲檢測(cè)的目的、被檢構(gòu)件的形狀尺寸和電磁超聲探頭聲束參數(shù)，確定掃查方式，可選用9.1.5檢測(cè)速度確定手動(dòng)檢測(cè)的掃查速度不宜超過150mm/s。當(dāng)采用自動(dòng)報(bào)警裝置掃查時(shí)，掃查速度應(yīng)通過對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)行確定。9.2儀器調(diào)試檢測(cè)前應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行系統(tǒng)功能性檢查和測(cè)試。采用相關(guān)的試塊對(duì)各參數(shù)進(jìn)行必要測(cè)試。9.3檢測(cè)系統(tǒng)校準(zhǔn)校準(zhǔn)均應(yīng)記錄。系統(tǒng)校準(zhǔn)包括位置校準(zhǔn)和靈敏度校準(zhǔn)。7GB/T39282—2020采用適用厚度的對(duì)比試塊參考反射體確定基準(zhǔn)靈敏度，材料厚度大于20mm時(shí)應(yīng)制作距離-波幅板材檢測(cè)且厚度小于或等于20mm時(shí)，可采用與工件等厚部位試塊第一次底波調(diào)整到滿刻度的50%,再提高10dB作為基準(zhǔn)靈敏度。檢測(cè)靈敏度一般比基準(zhǔn)靈敏度高6dB。宜與用戶確定檢測(cè)時(shí)機(jī)和條件。9.5檢測(cè)具體掃查方式應(yīng)按9.1.4確定。最大的檢測(cè)速度應(yīng)按9.1.5確定。a)每次檢測(cè)開始前和結(jié)束后；b)儀器連續(xù)工作4h;c)探頭或?qū)Ь€更換時(shí)；e)工作表面溫度引起聲速明顯變化時(shí)；f)懷疑檢測(cè)設(shè)備工作不正常時(shí)；g)合同各方有爭(zhēng)議或認(rèn)為有必要時(shí)。8GB/T39282—2020對(duì)發(fā)現(xiàn)的不可接收信號(hào)按合同各方約定進(jìn)行處理。11檢測(cè)記錄與報(bào)告應(yīng)按檢測(cè)工藝規(guī)程的要求記錄和保存檢測(cè)數(shù)據(jù)和有關(guān)信息。11.2不連續(xù)記錄和定量在檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)下述情況應(yīng)記錄：a)不連續(xù)第一次反射波波高大于或等于熒光屏滿刻度的50%;b)當(dāng)?shù)酌娴谝淮畏瓷洳?B1)波高未達(dá)到熒光屏滿刻度時(shí)，不連續(xù)第一次反射波(F1)波高與底面第一次反射波(B1)波高之比大于或等于50%;c)當(dāng)?shù)酌娴谝淮畏瓷洳?B1)波高低于滿刻度的50%。11.2.2不連續(xù)的定位與定量檢測(cè)出不連續(xù)后，按下述方法對(duì)不連續(xù)進(jìn)行定位與定量：a)被檢材料厚度小于或等于20mm時(shí)，移動(dòng)探頭使不連續(xù)波下降到基準(zhǔn)靈敏度條件下顯示屏滿刻度的50%,探頭中心點(diǎn)即為不連續(xù)的邊界點(diǎn)；b)被檢材料厚度大于20mm～60mm時(shí)，移動(dòng)探頭使不連續(xù)波下降到距離-波幅曲線，探頭中心點(diǎn)即為不連續(xù)的邊界點(diǎn)；c)確定11.2.1c)中不連續(xù)的邊界范圍時(shí)，移動(dòng)探頭使底面第一次反射波上升到基準(zhǔn)靈敏度條件下顯示屏滿刻度的50%或上升到距離-波幅曲線，此時(shí)探頭中