超声波探伤作业指导书

1 适用范围
本作业指导书适用于母材厚度不小于8mm的铁素体类钢全焊透熔化焊对接焊缝脉冲反射法手工超声波检验。
不适用于铸钢及奥氏体不锈钢焊接，外径小于159mm钢管对接焊缝， 内径小于等于200mm的管座角焊缝及外径小于250mm和内径小于80％的纵向焊缝。
2 引用标准
JB4730-94《压力容器无损检测》
GBll345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》
GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》
3 试验项目及质量要求
3.1 试验项目：内部缺陷超声波探伤。
3.2 质量要求
3.2.1 检验等级的分级
根据质量要求检验等级分A、B、C三级，检验的完善程度A级最低，B级一般，C级最高。检验工作的难度系数按A、B、C顺序逐级增高，应按照工种2的材质、结构、焊接方法，使用条件及承受荷载的不同，合理的选用检验级别。检验等级应按产品的技术条件和有关规定选择或经合同双方协商选定。
3.2.2 焊缝质量等级及缺陷分级
表3.2.2
焊缝质量等级 一级 二级 
内部缺陷超声波探伤 评定等级 Ⅱ Ⅲ 
检验等级 B级 B级 
探伤比例 100% 20% 
3.2.3 探伤比例的计数方法
探伤比例的计数方法应按以下原则确定：①对工厂制作焊缝，应按每条焊缝计算百分比，且探伤长度不应小于200mm，当焊缝长度不足200mm时，应对整条焊缝进行探伤；②对现场安装焊缝，应按同一类型，同一施焊条件的焊缝条数计算百分比，探伤长度应不小于200mm，并应不少于l条焊缝。
3.2.4 检验区域的选择
3.2.4.1 超声波检测应在焊缝及探伤表面经外观检查合格后方可进行，应划好检验区域，标出检验区段编号。
3.2.4.2 检验区域的宽度应是焊缝本身再加上焊缝两侧各相当于母材厚度30％的一般区哉，这区域最小10mm，最大20m。
3.2.4.3 接头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其它外部杂质。探伤区域表面应平整光滑，便于探头的自由扫查，其表面粗糙度不应超过6.3um，必要时进行打磨。a、采用一次反射法或串列式扫查探伤时，探头移动区应大于2.5δk，(其中，δ为板厚，k为探头值)；b、采用直射法探伤时，探头移动区域应大于1.5δk。
3.2.4.4 去除余高的焊接，应将余高打磨到与临邻近母材平齐。保留余高焊缝，如焊缝表面有咬边，较大的隆起和凹陷等也应进行适当修磨，并做圆滑过渡以免影响检验结果的评定。
3.2.5 检验频率
检验频率f一般在2-5MHZ的范围内选择，推荐选用2—2.5MHZ区称频率检验，特殊情况下，可选用低于2MHZ区或高于2.5MHZ的检验频率，但必须保证系统灵敏度的要求。
3.2.6 检验等级，探伤面及使用k值(折射角) 见表3.2.6
表3.2.6 
板厚mm 探伤面 探伤法 使用折射角或k值 
A B C 
≤25 单面单侧 单面双侧或双面单侧 直射法及一次性反射法 70°(k2.5、k2.o) 
70°或60°(k2.5、k2.o、k1.5) 
>25—50 直射法 45°或60°;45°和60°，45°和70°并用(k1.o或k1.5，(k1.o和k1..5，k1．0和k2．O并用) 
>50—100 ／ 
>100 ／ 双面双侧 45°和60°并用(k1．0和k1．5或k2．O) 
4 仪器、试块、耦合剂、探头
4.1 仪器CTS-2000笔记本式数据超声波探伤仪
4.2 试块
CSK-IA 试块
CSK-ⅡA 试块
4.3 耦合剂
应选用适当的液体或模糊状物作耦合剂。耦合剂应具备有良好透声性和适宜流动性，不应对材料和人体有损伤作用。同时应便于检验后清理。典型耦合剂为水、机油、甘油和浆糊。在试块上调节仪器和产品检验应采用相同的耦合剂。
4.4 探头：斜探头、直探头
5 仪器的调整的校验
5.1 基线扫描的调节
荧光屏时基线刻度可按比例调节为代表缺陷的水平距离ι，深度h或声程S。
5.1.1 探伤面为平面时，可在对比试块上进行时基线扫描调节，扫描比例依据工作厚度和选用的探头角度来确定，最大检验范围应调到时基线满刻度的2／3以上。
5.1.2 探伤面曲率半径R大于W2／4时，可在平面对比试块上或探伤面曲率相近的曲面对比试块上，进行时基线扫描调节。
5.1.3 探伤面曲面半径R小于等于W2／4时，探头楔块应磨成与工件曲面相吻合，按GBll345-89第6.2.3条在对比试块上作时基线扫描调节。
5.2 距离一波幅(DAC)曲线的绘制 
5.2.1 距离一波幅曲线由选用的仪器、探头系统在对比试块上实测数据绘制，曲线由判废线、定量线、评定线组成，不同验收级别各线灵敏度见表5.2.1 表中DAC是以上φ2mm标准反射体绘制的距离一波副曲线，即DAC基准线。评定线以上定量线以下为I区，定量线至判废线以下的Ⅱ区，判废线及以上区域为Ⅲ区(判废区)
距离——波幅曲线的灵敏度
表5.2.1
级别板厚mmDAC A B C 
8—46 >46-120 >46-120 
判废线 DAC-4dB DAC+2dB DAC 
定量线 DAC-12dB DAC-8dB DAC-6dB 
评定线 DAC-18dB DAC-14dB DAC-12dB 
5.2.2 探测横向缺陷时，应将各线灵敏度均提高6dB。
5.2.3 探伤面曲率半径R小于等于W2／4时，距离一波幅曲线的绘制应在曲线面对比试块上进行。
5.2.4 受检工件的表面耦合损失及材质衰减应与试块相同，否则应进行传输损失修整，在1跨距声程内最大传输损差在2dB以内可不进行修整。
5.2.5 距离一波幅曲线可绘制在坐标纸上，也可直接绘制在荧光屏刻板上。
5.3 仪器调整的校验
5.3.1 每次检验前应在对比试块上，对时基线扫描比例和距离一波幅曲线<灵敏度>进行调整或校验。校验点不少于两点。
5.3.2 在检验过程中每4h之内检验工作结束后应对时基线扫描和灵敏度进行校验，校验可在对比试块或其他等效试块上进行。
5.3.3 扫描调节校验时，如发现校验点反射波在扫描线上偏移超过原校验点刻度读数的10％或满刻度5％(两者取较小值)，则扫描比例应重新调整，前次校验后已经记录的缺点，位置参数应重新测定，并予以更正。
5.3.4 灵敏度校验时，如校验点的反射波幅比距离一波幅曲线降低20％或2dB以上，则仪器灵敏度应重新调整，而前次校验后，已经记录的缺陷，应对缺陷尺寸参数重新测定并予以评定。
6 初始检验
6.1 一般要求
6.1.1 超声检验应在焊缝及探伤表面经外观检查合格并满足GBll345-89第8.1.3条的要求后方可进行。
6.1.2 检验前，探伤人员应了解受检工件的材质、结构、曲率、厚度、焊接方法、焊缝种类、坡口形式、焊缝余高及背面衬垫、沟槽等情况。 
6.1.3 探伤灵敏度应不低于评定线灵敏度。
6.1.4 扫查速度不应大于150mm／S，相邻两次探头移动间隔保证至少有探头宽度10％的重叠。
6.1.5 对波幅超过评定线的反射波，应根据探头位置、方向、反射波的位置及6.1.2条了解焊缝情况，判断其是否为缺陷。判断缺陷的部位在焊缝表面作出标记。
6.2 平板对接焊缝的检验 
6.2.1 为探测纵向缺陷，斜探头垂直于焊缝中心线放置在探伤面上，作锯齿型扫查。探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊缝截面及热影响区。在保持垂直焊缝作前后移动的同时，还应作10°～15°左右移动。
6.2.2 为探测焊缝及热影响区的横向缺陷应进行平行和斜平行扫查。B级检验时，可在焊缝两侧边缘使探头与焊缝中心线成10°～20°斜平行扫查。C级检验时，可将探头放在焊缝及热影响区上作两方向的平行扫查，焊缝母材厚度超过lOOmm时，应在焊缝的两面作平行扫查或者采用两种角度探头(45°和60°或45°和70°并用)作单位两个方向平行扫查，亦可用两个45°探头作串列式平行扫查。对电渣焊缝还应增加与焊缝中心线45°的斜想向扫查。
6.2.3 为确定缺陷的位置、方向、形状、观察缺陷动态波形或区分缺陷讯号与伪讯号，可采用前后、左右、转角、环绕等四种探头基本扫查方式。
6.3 曲面工作对接焊缝的检验
6.3.1 探伤面为曲面时，按规定选用对比试块，并采用6.2条的方法进行检验。C级检验时，受工件几何形状限制，横向缺陷探测无法实施时，应在检验记录中予以注明。
6.3.2 环缝检验时，对比试块的曲率半径为探伤面曲率0.9-1.5倍的对比试块，均可采用，对比试块的采用。探测横向缺陷时按6.3.3条的方法进行。
6.3.3 纵缝检验时，对比试块的曲率半径与探伤面曲率半径之差应小于10％。
6.3.3.1 根据工件的曲率和材料厚度选择探头角度，并考虑几何临界角的限制，确保声束能扫查到整个焊缝厚度；条件允许时，声束在曲底面的入射角度不应超过70°。
6.3.3.2 探头接触面修磨后，应注意探头入射点和折射点角或K值的变化，并用曲面试块作实际测定。
6.3.3.3 当R大于W2／4采用平面对比试块调节仪器，检验中应注意到荧光屏指示的缺陷深度或水平距离与缺陷实际的径向埋藏深度或水平距离弧长的差异，必要时应进行修正。
6.4 其它结构焊缝的检验
尽可能采用平板焊缝检验中已经行之有效的各种方法。在选择探伤面和探头时应考虑到检测各种类型缺陷的可能性，并使声束尽可能垂直于该结构焊缝中的主要缺陷。
7 规定检验
7.1 一般要求
7.1.1 规定检验只对初始检验中被标记的部位进行检验。
7.1.2 对所有反射波幅超过定量线的缺陷，均应确定其位置，最大反射波幅所在区域和缺陷指示长度。
表7.1.2mm
检验等级 灵敏度 A B C 
评定灵敏度 Φ3 Φ2 Φ2 
定量灵敏度 Φ4 Φ3 Φ3 
判废灵敏度 Φ6 Φ6 Φ4 
7.1.3 探伤灵敏度应调节到评定灵敏度，见表7.1.2直探头检验等级评定。
7.2 最大反射波幅的测定
7.2.1 对判定的缺陷的部位，采取6.2.3条的探头扫查方式，增加探伤面、改变探头折射角度进行探测，测出最大反射波幅并与距离一波幅曲线作比较，确定波幅所在区域，波幅测定的允许误差为2dB。
7.2.2 最大反射波幅A与定量线SL的dB差值记为SL±——dB
7.3 位置参数的测定
7.3.1 缺陷位置以获得缺陷最大反射波的位置来表示，根据相应的探头位置和反射波在荧光屏上的位置来确定如下全部或部分参数。
a、纵坐标L代表缺陷沿焊缝方向的位置。以检验区段编号为标证基准点(即原点) 建立坐标。坐标正方向距离上表示缺陷到原点的距离。
b、深度坐标h代表缺陷位置到探伤面的垂直距离(mm)，以缺陷最大反射波位置的深度值表示。
c、横坐标q代表缺陷位置离开焊缝中心线的垂直距离，可由缺陷最大反射波位置的水平距离或简化水平距离求得。
7.3.2 缺陷的深度和水平距离(或简化水平距离)两数值中的一个可由缺陷最大反射波在荧光屏上的位置直接读出，另一个数值可采用计算法、曲线法、作图法或缺陷定位尺求出。
7.4 尺寸参数的测定
应根据缺陷最大反射波幅确定缺陷当量值Φ或测定缺陷指示长度Δι。
7.4.1 缺陷当量Φ，用当量平底孔直径表示，主要用于直探头检验，可采用公式计算，DGS曲线，试块对比或当量计算尺确定缺陷当量尺寸。
7.4.2 缺陷指示长度Δι的测定推荐采用如下二种方法
a、当缺陷反射波只有一个高点时，用降低6dB相对灵敏度法测长。
b、在测长扫查过程中，如发现缺陷反射波峰值起伏变化，有多个高点，则采用端点峰值法，即缺陷两端反射波极大值之间探头的移动长度确定为缺陷指示长度。
8 缺陷评定和检验结果
8.1 缺陷评定
8.1.1 超过评定线的信号应注意其是否具有裂纹等危害性缺陷特征，如有怀疑时应采取改变探头角度、增加探伤面、观察动态波型、结合结构工艺特征作判定，如对波型不能准确判断时，应辅以其他检验作综合判定。
8.1.2 最大反射波幅位于Ⅱ区的缺陷，其指示长度小于10mm时按5mm计。
8.1.3 相邻两缺陷各向间距小于8mm时，两缺陷指示长度之和作为单个缺陷的指示长度。
8.2 检验结果的等级分类
8.2.1 最大反射波幅位于Ⅱ区的缺陷，根据缺陷指示长度按表8.2.1的规定，予以评级。
缺陷的等级分类
表8.2.1
检验等级 板厚mm 评定等级 A B C 
8-50 8-300 8-300 
I 2/3δ；最小12 1/3δ，最小10，最大30 δ/3，最小10，最大20 
Ⅱ 3/4δ：最小12 2/3δ，最小12，最大50 δ/2，最小10，最大30 
Ⅲ δ；最小20 3/4δ，最小16，最大75 2/3δ，最小12，最大50 
Ⅳ 超过Ⅲ级者 
表中δ为坡口加工侧母材板厚，母材板厚不同时，以较薄侧板厚为准。管座角焊缝δ为焊缝截面中心线高度。
8.2.2 最大反射波幅不超过评定线的缺陷，均评为I级。
8.2.3 最大反射波幅超过评定线的缺陷，检验者判定为裂纹等危害性缺陷时，无论其波幅和尺寸如何，均评定为Ⅳ级。
8.2.4 反射波幅位于I区的非裂纹性缺陷，均评定为I级。
8.2.5 反射波幅位于Ⅲ区的缺陷，无论其指示长度如何，均评定为Ⅳ级。
8.2.6 不合格的缺陷，应于返修，返修区域修补后，返修部位及补焊受影响的区域，应按原探伤条件进行复验、复探部位的缺陷亦应按8.1条评定。
9 记录与报告
9.1 检验记录应符合YSJL/PG-18-2002，其主要内容：工件名称、编号、焊缝编号，坡口形式、焊缝种类、母材材质、规格、表面情况、探伤方法、检验规程、验收标准，所使用的仪器、探头、耦合剂、试块、扫描比例、探伤灵敏度。所发现的超标缺陷及评定记录，检验人员及检验日期等，反射波幅位于Ⅱ区，其指示长度小于表8.2.1的缺陷也应于记录。
9.2 检验报告应符合BGGL／PG-19-2002主要内容：工件名称、合同号、编号、探伤方法、探伤部位示意图、检验范围、探伤比例验收标准、缺陷情况、返修情况、探伤结论、检验人员及审核人员签字等。
9.3 检验记录和报告至少保存7年。