超声波检测技术讲解课件

JB T4730 2005承压设备无损检测第三部分 超声波检测讲解 一 JB T4730 3超声检测主要修改内容1 承压设备用原材料零部件超声检测 增加了奥氏体钢板 镍及镍合金板材及双相不锈钢板材超声检测 锻件探伤中增加了对壁厚小于3N工件材质衰减系数测定计算公式进行修正 增加了承压设备用铝及铝合金板材 钛及钛合金板材超声检测的内容 承压设备用复合钢板检测适用于轧制和爆炸复合钢板 对基板材料和复层材料作了明确规定 增加双相钢锻件超声检测 双相钢为铁素体加奥氏体或珠光体加奥氏体的机械混合物 在甲氨为介质的设备中大量应用 奥氏体含量 50 按JB T4730 3 4 2规定检测 奥氏体含量在50 80 之间时 应进行对比试验 根据对比试验结果确定采用JB T4730 3中4 2规定还是4 7规定进行超声检测 当奥氏体含量 80 时 可采用JB T4730 3中4 7规定进行超声检测 2 承压设备焊接接头超声波检测 板厚检测范围扩大到6 400mm 增加6 8mm对接焊缝超声检测附录 目的 满足厚壁容器 如加氢反应器等 和薄壁容器 如制冷设备和压缩机等辅助压力容器等 的检测要求 增加焊接接头超声检测等级分类的内容 将焊接接头检测分为A B C三个级别 增加钢制承压设备T型焊接接头超声检测 主要用于锅炉和换热器 增加奥氏体钢对接焊接接头超声检测内容 3 压力管道和管子环向对接焊接接头超声检测 增加壁厚 4 0mm 外径为32 159mm或壁厚 4 0 6mm 外径 159mm的钢制压力管道和管子环向对接焊接接头超声检测内容 规定压力管道和管子焊接接头纵焊缝 螺旋焊缝超声检测可按本标准进行 满足长输管道检测要求 增加壁厚大于或等于5mm 外径为80mm 159mm 或壁厚5 0 8mm 外径大于或等于159mm铝及铝合金接管环焊缝超声检测内容 4 在用承压设备超声检测 增加在用螺栓件的超声检测方法内容 增加超声检测对缺陷定量的方法内容 测定缺陷自身高度 端点衍射法 TOFD 6dB法 端部最大回波法 AVG法等 增加超声检测确定缺陷类型 点状 线状 体积状和面积状 其中面积状分光滑和粗糙面及多重的判断方法和缺陷性质估判的内容 程序和方法 增加在用承压设备超声检测的缺陷记录和检测程序 二 JB T4730 3超声检测有关内容讲解 一 一般要求1 检测设备 探伤仪a 频率范围改为 0 5MHZ 10MHZ 主要考虑粗晶材料采用低频 薄工件采用高频 故频率范围扩大 原为1 5MHZ b 荧光屏满刻度的80 范围内呈线性显示概念 表示利用试块上产生幅度比为2 1的两个互不干扰信号 改变增益 在整个荧光屏范围内观察两回波比值的误差变化 并使其限制在5 范围内 由此得到的垂直极限范围不小于荧光屏满刻度的80 是动态范围和垂直线性的综合反映 探头对探头面积 晶片任一边长 主声束偏离角及双峰等主要参数作出规定 主要考虑对缺陷定位和发现缺陷的能力等因素 探伤仪和探头的系统性能a 始脉冲宽度在基准灵敏度对不同频率分频测试 因同一频率在不同灵敏度下及同一灵敏度对不同频率探头和仪器组合后始脉冲宽度均不同 b 组合频率误差与公称频率误差 10 探头与仪器组合后的实际频率不等于探头公称频率 也不等于探头本身频率 必须实际测试 故作规定 c 远场分辨率可利用CSK A试块测试 2 检测一般方法 增加检测时机和检测率按相关法规 标准及技术文件规定 对检测面的确定 焊缝表面质量 检测表面要求提出了明确的要求 规定扫查灵敏度不低于基准灵敏度 不是原标准比基准灵敏度提高6dB 主要是仪器性能比以前提高的原因 将原标准偶合补偿改为灵敏度补偿 其内容包括 偶合补偿 衰减补偿和曲面补偿 这三方面均影响灵敏度 3 校核与复核 仪器校准水平线性和垂直线性应每3个月校准一次并作好记录 规定新购探头使用前测试参数 明确规定探伤前测试项目和探伤过程及探伤结束的复核要求 4 试块 规定了标准试块的型号将CSK A A A等均规定为标准试块 规定了对比试块的定义和制作要求 二 原材料 零部件超声检测1 钢板超声检测 适用范围增加了奥氏体钢板 镍及镍合金板及双相不锈钢板 因试验和实际应用主要针对50mm以下 对50mm以上厚度大的此类钢板 因晶粒粗大 各向异性较复杂 对检测的影响还不完全清楚 故规定参照执行 探头选用明确规定 不同板厚选用的型式 频率和晶片尺寸 见表1 主要是因为 为了得到检测结果的一致性 因不同频率不同型式的探头对不同板厚中同一大小缺陷 可能会出现不同指示长度或指示面积的数值 避免用户和供方意见不一致 基准灵敏度 20mm时用双晶直探头CB 试块校正灵敏度 主要是因为双晶直探头直径小 盲区小 只有3mm 4mm 20mm时用单晶直探头在CB 试块 5平底孔试块上校正 由于CB 试块上 5平底孔到检测距离固定 标准中表2规定选用试块是利用某一深度的平均灵敏度检测 操作和对比比较方便准确 但是会造成靠近检测面一侧验收偏严 在远离检测面的另一侧灵敏度偏低 验收偏松的现象 用钢板第一次底波校准灵敏度规定适用于 3N 这是为获得稳定的底波 更为合适 增加了耦合方式的规定 当板厚较薄 确需采用第二次缺陷波和第二次底波来评定缺陷时 基准灵敏度应以相应第二次反射波来校准 其原因是考虑到多次叠加效应的影响 关于单个缺陷指示面积不计的规定表3规定了不计单个缺陷指示面积的数值 主要针对钢板中小分层缺陷 因小分层缺陷对钢板强度影响不大 且产生较大数量小分层缺陷的几率也比较低 为统一评定 故规定进行缺陷相加计算面积百分比时 一律不考虑 但对非金属氧化物夹杂物类缺陷应注意 实际评定时不应简单不计 钢板横波检测厚钢板在轧制成型过程中 由于轧制能力或轧制比不够 则可能产生与检测表面成一定角度的缺陷 这种缺陷比平行于检测面的夹层类缺陷具有更大的危险性 对受压部件用钢板 检测这类缺陷更为重要 因此本标准规定了采用横波检测的要求 可由供需双方协商或按技术文件要求进行横波检测 横波检测方法按附录B规定进行 钢板的质量分级表3中 级适用于受压件钢板 级适用于支承件和结构件的制造和安装 级为发现白点 裂纹类危险性缺陷及其他缺陷超过 者 均为不合格 2 钢锻件超声波检测 检测距离小于45mm时用双晶直探头在CS 试块 3mm平底孔作距离 波幅曲线校正灵敏度 作为基准灵敏度进行检测 确定缺陷当量 避免了双晶直探头的回波特性和声场变化规律引起的缺陷波高变化 可以使近表面缺陷定量接近实际 且盲区小 CS 试块上其他直径平底孔主要用于对缺陷定量判定比较 单晶直探头主要用于检测离探测面厚度大于45mm的锻件中缺陷 当厚度 3N时 用完好部位底波调基准灵敏度当厚度 3N或不能获得底波 用CS 试块调基准灵敏度用CS 试块调灵敏度时 应在CS 1 2 3 4试块上作距离 波幅曲线 这样对缺陷定量较准确 在检测时 供需双方对同一缺陷判定有异议时 应采用相同频率 相同晶片尺寸的同一探头探测 因频率 晶片尺寸不同时 对同一缺陷会产生不同的回波当量 工件材质衰减系数测量 增加了采用薄壁试块测量衰减系数的计算式 1 缺陷质量等级评定分三类 a 根据单个缺陷当量评定按表7 按单个缺陷评定时 当单个缺陷面积很大和距离探测面很近时 当量不准 b 根据密集区缺陷评定按表8 当密集区中部分缺陷面积太大 或较大面积缺陷位于较小缺陷上方 靠探头方向 时 密集区较难确定 c 按底波降低量评定按表6 当工件中存在大面积且与探测面倾斜的缺陷 存在大面积且与探测面平行的缺陷 在探测面附近有大缺陷 或存在大范围密集缺陷等情况时 工件中底波明显下降或消失 此时光按单个缺陷当量或密集缺陷等级两项参数就无法对锻件进行评定 所以标准规定了用底波降低量来评定锻件等级 关于横波检测 按附录C要求检测 目的 针对不同锻造方向产生的缺陷不一定均平行于探测面 可能产生与探测面成一定角度的面状缺陷 这种缺陷危害性更大 光靠直探头采用的纵波检测不一定能检测出 特别是对高压整体锻造气瓶 高压锻造容器 高压水晶釜 筒形和环形锻件等高压容器 重点检测与探测面成一定角度的这种危害性大的缺陷 故标准规定采用横波检测 横波检测质量分级按附录C6规定 关于锻件中危害性缺陷一般指白点和裂纹 白点是因锻件中含氢量较高 锻后冷却过快 钢中溶解的氢来不及逸出 氢聚集造成应力过大引起开裂 其断面呈白色 主要集中在锻件大截面中心 一般总是成群出现 在含Cr Ni Mn和合金总含量超过3 5 4 0 的合金钢中容易产生白点 裂纹由锻件原材料和加工方法引起 有铸造裂纹 锻造裂纹和热处理裂纹三种 可出现在表面或中心部位 通常由于锻造和热处理工艺不当引起 对这两种危害性缺陷可根据回波特点 包括当量 缺陷回波位置 动态波形 游动回波特点等来判断 3 铝及铝合金 钛及钛合金板材超声检测这部分内容是新增的 由于近年来此类材料的板材在压力容器上大量运用 这是行业的要求 检测方法主要依据钢板检测的方法内容 质量等级主要依据ASME 篇SA 435 SA 435M和SB 548等有关标准 4 复合板超声检测 原94版标准只检测轧制复合钢板 新标准适合于检测轧制复合钢板和爆炸复合钢板 适用复合板厚度由原94版规定总厚度8mm改为基本厚度 6mm 对复层材料和基板材料作了明确规定 对检测缺陷对象作了明确规定 即对复合面结合状态的检测 废除了槽形试块 直接以复合钢板本身上获得的底波来调节灵敏度 实际调试时 将探头置于复合钢板完好结合部位 使第一次底波高度为荧光屏满刻度的80 以此作为基准灵敏度进行检测 主要参照ASME 中SA 578 SA 578M标准 5 无缝钢管超声检测 适用范围调整为12mm 660mm壁厚 2mm碳钢和低合金钢无缝钢管 12mm 400mm壁厚为2 35mm奥氏体不锈钢无缝钢管 对比试样增加了 对比试样不得有大于或等于 2mm当量的自然缺陷 人工缺陷反射体 长40mm 60 V型槽 槽深按表11规定 不能检测钢管中分层缺陷和内外径之比小于80 的钢管周向直接接触法横波检测 如果必须检测钢管中分层缺陷 可用小直径双晶直探头或单晶直探头进行检测 6 钢螺栓坯件超声检测 适用螺栓坯件直径由原 M50改为 M60 适用螺栓坯件材质明确规定 碳钢和低合金钢 不适用于奥氏体钢螺栓坯件 明确规定频率为2 5MHZ 5MHZ 原94标准未规定频率 除采用直探头检测外 增加双晶直探头检测 检测方法主要套用锻件检测方法 与原94标准基本相同 7 奥氏体钢锻件超声检测 探头频率由原0 5MHZ 2 5MHZ改为0 5MHZ 2MHZ 主要考虑奥氏体钢锻件晶粒粗大 适当降低频率 晶片直径由原20mm 35mm改为14mm 30mm 适当减小晶片直径 适合于检测粗晶材料 斜探头是指纵波斜探头 对环形和筒形奥氏体钢锻件用斜探头检测按本标准附录E规定进行检测 这里是指纵波斜探头检测 制备几套不同晶粒度奥氏体钢锻件对比试块 以便将缺陷区衰减同试块作合理比较的目的是 克服奥氏体钢锻件晶粒粗大 各向异性的影响 不同晶粒度对声波衰减不同引起回波影响 故要求对比试验后 采用晶粒度大小和声学特性与被测锻件大致相近的试块 灵敏度校正方法 a 纵波直探头 厚度 600mm 在奥氏体钢锻件试块上实测距离 波幅曲线 厚度 600mm 在工件无缺陷大平底上调整 b 纵波斜探头按附录E4规定调节 全跨距法校正 探测面为外园面 只要测出外壁槽或内壁槽的第二次发射波和第一次发射波高 作出距离 波幅曲线 此时只要只对外壁槽探测 或对内壁槽探测 半跨距法校正 探测面为外园面 探头要分别对外壁槽和内壁槽探测槽回波高 连接内外壁槽回波高作距离 波幅曲线 7 质量等级评定 按标准中表15和表16规定 原94版分 级 现根据板厚只分 级 表15中 厚度 600mm锻件测出平底孔当量 厚度 600mm锻件测底波降低量 表16中 缺陷大小表示缺陷波高小于该V形槽回波高 三 对接焊接接头超声检测1 钢对接焊接接头超声检测 适用范围厚度范围6 400mm 其中 6mm 8mm全焊缝对接焊缝按附录G 钛制承压设备对接焊缝按附录M 奥氏体不锈钢承压设备对接焊缝按附录N 壁厚4mm 6mm环向焊接接头参照6 1规定检测 此外 还适用于支承件和结构件及螺旋焊接接头超声检测 规定了不适用范围 规定了检测级别 分A B C三级 A级 适用于母材厚度 8mm 46mm 及与承压设备有关的支承件和结构焊缝检测 B级 适用于一般承压设备对接焊缝检测 C级 适用于重要承压设备对接焊缝检测 各检测级别的技术要求A级 检测面为焊缝的单面单侧 用一种K值探头检测 不需作横向缺陷检测 焊缝余高不要求磨平 不需要对扫查区母材进行检测 B级 检测面为焊缝的单面双侧或双面单侧 对厚度大于120mm至400mm焊缝为双面双侧 用1种或2种K值探头检测 需进行横向缺陷检测 焊缝余高不要求磨平 不需要对扫查区母材进行检测 C级 检测面为焊缝的单面双侧或双面双侧 用2种K值探头检测 需进行横向缺陷检测 焊缝余高需磨平 对扫查区母材应进行检测 试块 CSK A和CSK A试块尺寸和反射体未变 CSK A原为一个横孔 深度未规定 现明确规定2个长横孔为 2 40mm 且 2 40mm长横孔离探测面距离规定为T 2和T 4 CSK A试块原为一个横孔 现规定长横孔的直径d与英寸对应 在试块T 2位置增加了一个横孔 且试块数量由原来4块改为6块 适用范围扩大了 以上试块适用范围 CSK A CSK A CSK A适用于6mm 120mm的焊接接头 其中 6mm 8mm对接焊缝堆焊层探伤使用CSK A和CSK A 因为这种薄板焊缝中裂纹 未熔合 未焊透和条状夹渣等线状缺陷与长横孔反射体类似 对斜射横波反射具有轴对称特点 8mm 46mm对接焊缝探伤可使用CSK A和CSK A 因为CSK A上 1 6短孔对声波的反射在近场具有长横孔的特点 在远场具有平底孔特点 与夹渣等点状缺陷反射体特性类似 可以起到较好的质量检测作用 此外 根据技术文件或用户要求也可采用CSK A试块 46mm 120mm对接焊缝探伤一般使用CSK A和CSK A 也可使用CSK A试块 120mm 400mm对接焊缝探伤使用CSK A和CSK A 检测面a 规定了检测区宽度 焊缝本身 再加上焊缝两侧的区域 这区域为母材厚度30 最大为10mm 最小为5mm b 检测面宽度按标准 4 式计算 c 对检测面曲率半径和试块宽度与原标准一致 检测频率 明确规定2MHZ 5MHZ 原标准未规定 母材检测只规定C级检测时进行 原标准未明确规定 距离 波幅曲线 a 距离 波幅曲线板厚上限由原300mm改为400mm 下限由原8mm改为6mm 其中 6mm 120mm可用CSK A或CSK A作曲线 120mm 400mm用CSK A作曲线 b 探测面曲率半径R W2 4时 规定采用与探测面曲率相同的对比试块上绘制距离 波幅曲线 原标准只规定在曲面对比试块绘制 未规定曲面对比试块曲率半径 检测方法a 平板对接焊接接头超声检测分别对纵向 横向 电渣焊及对缺陷区作了不同规定 对纵向缺陷检测应按不同检测技术等级要求 均规定了探头扫查方式和扫查要求 对横向缺陷检测明确规定根据不同检测技术等级要求按标准5 1 2要求检测 对电渣焊焊接接头规定作与焊缝中心线成45 的扫查 目的是检测八字裂纹 b 取消了对厚度 45mm单侧坡口角度小于5 的对接焊缝采用串列式检测的规定 这类焊缝主要是窄间隙焊缝 检测的缺陷只要是纵向和横向裂纹 未熔合等 由于目前国内外串列式检测设备还远未过关 靠手工检测可靠性得不到保证 且此类缺陷用射线检测效果还是较好 也可用TOFD新技术 故本标准取消串列式检测 c 对曲面工件检测时 明确规定直径小于或等于500mm时为曲面工件 应按标准5 1 6 2规定执行 d 管座角焊缝检测 对检测灵敏度 扫查方法 晶片尺寸等作了明确规定 即 以直探头为主 探头频率2MHZ 5MHZ 直探头晶片尺寸符合标准表1规定 斜探头距离 波幅曲线按表19规定 直探头距离 波幅曲线按标准表21规定 直探头采用CS 和CS 试块 比原标准明确 增加了在容器内壁采用斜探头检测的内容 e T型焊接接头超声检测这部分是新增加的 主要用于锅炉及压力容器换热器上T型接头检测 这部分内容主要参照 卧式锅炉T型接头对接焊缝超声波检测规定 进行修改制订 11焊缝缺陷定量检测a 定量检测灵敏度 直 斜探头均调到定量线灵敏度 b 对反射波幅超过定量线的缺陷均应测定其位置 最大反射波幅和缺陷当量 缺陷指示长度 c 缺陷当量通常指平底孔当量直径 适用于直探头 d 缺陷指示长度适用于直探头和斜探头 测长方法统一规定 缺陷波幅高位于 区或 区以上 只一个高点以最大6dB法测长 缺陷波幅高位于 区或 区以上 有多个高点以端点6dB法测长 缺陷波幅高位于 区 以降到评定线的绝对灵敏度法测长 e 指示长度小于10mm以5mm计 是为了防止将气孔类点状缺陷测大 f 同一直线上缺陷累计相加时 如遇有小于10mm缺陷 均应园整至5mm后相加 2 堆焊层超声检测 明确规定奥氏体不锈钢和镍合金等堆焊层 原标准只适用于奥氏体不锈钢堆焊层 检测缺陷类别 堆焊层与母材未结合 堆焊层内缺陷和堆焊层下母材再热裂纹 检测方法明确规定采用不同探头时检测面的选择 原标准规定不明确 探头 对以下探头参数作了规定 a 明确规定双晶 直 斜 探头频率为2 5MHZ 单直探头 纵波斜探头的频率为2MHZ 5MHZ b 纵波双晶斜探头K 2 275 70 纵波斜探头K 1 45 c 双晶直 斜探头两声束夹角形成声场覆盖检测区域 d 纵波双晶直探头焦点深度位于堆焊层和母材结合部位 试块a 反射体采用 1 5 40长横孔和 2 3 4平底孔 b 增加了 试块堆焊层表面状态应和工件堆焊层的表面状态相同 的要求 c 规定T1和T3a试块的母材厚度T与被检工件母材厚度差不得超过10 原标准规定为25mm 检测灵敏度单直探头和双晶直探头检测灵敏度由原标准 2平底孔改为 3平底孔 扫查方法增加了双晶斜探头扫查要求 对双晶直探头扫查规定应 垂直于堆焊层方向扫查 目的是得到缺陷较高反射 避免漏检 质量分级按表24分别对堆焊层内 界面和未结合缺陷进行评级 比原标准细 3 铝及铝合金对接焊接接头超声检测 将板厚改为 8mm 原标准为15mm 并对接管 管座及纵向焊缝的检测作了规定 原标准未作规定 试块上基准反射体由 5横通孔改为 2横通孔 检测灵敏度由原来的评定线 5 26dB 定量线 5 20dB和判废线 5 12dB改为评定线 2 18dB 定量线 2 12dB和判废线 2 4dB 比原标准灵敏度下降约5dB 缺陷定量检测增加了缺陷位置测定和缺陷最大反射波幅测定的要求 缺陷评定中增加了 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 的规定 原标准无此规定 质量分级按表27规定 对不同波高区域的缺陷分别评定 原标准 区缺陷根据指示长度评级 区不评级 四 管子和压力管道环向对接焊缝超声检测1 钢制管子和压力管道环向对接焊缝超声检测 适用范围 4mm 32mm 159mm 4mm 6mm 159mm 试块为CS 1 CS 2 CS 3和CS 4 a 探测面曲率半径应和试块上曲率半径R1和R2相差不大于被检管径的10 b 试块上9个 2 20横孔可调扫描线比例 检测灵敏度 作距离 波幅曲线 测探头K值和前沿距离等 c 试块上R5和R6 6两圆弧可测斜探头分辨率 检测频率一般为5MHZ 当壁厚大于15mm时为2 5MHZ 采用线聚焦斜探头和双晶线聚焦斜探头 探头K值和前沿距离按标准表29规定 探头的移动距离L 3 K 壁厚 K探头K值 检测灵敏度按标准表30规定 检测时可按附录F进行补偿测试 管子及压力管道环焊缝检测发现缺陷后 沿管外径缺陷指示长度按式 6 计算进行修正 缺陷指示长度小于5mm时均以5mm计 质量分级按表31要求评定 以级别低的评定为依据 2 铝及铝合金管子和压力管道环向对接焊缝超声检测 对适用范围作了规定 见标准6 2 1条 对比试块应用铝或铝合金制成 且声学特性和被检铝管相同或相近 其余规定与钢管环焊缝类似 五 在用承压设备超声检测这部分内容是新增加的1 在用原材料零部件按第4章内容规定 对在用螺栓或螺柱检测作出了规定 主要参照ASME的有关标准制订 2 在役对接焊接接头超声检测 检测方法与制造检测相同 对在役检测提出测缺陷几何尺寸 判别缺陷