承压设备用原材料、零部件的超声检测和质量分级（PPT）

1、4 承压设备用原材料、零部件的超声检测和质量分级钢板中常见的缺陷：分层、折迭、白点等，裂纹少见。薄板6mm、中厚板=640mm、厚板40mm。4.1 承压设备用钢板超声检测和质量分级4.1.1 范围本条适用于板厚为6mm250mm的碳素钢、低合金钢制承压设备用板材的超声检测和质量分级。奥氏体钢板材、镍及镍合金板材以及双相不锈钢板材的超声检测也可参照本章执行。经过试验50mm以下的奥氏体钢板材和双相钢钢板 ，常规钢板超声检测方法对奥氏体钢板材和双相钢钢板是适用的，缺陷等级分类部分也是可行的。50mm以上对检测的影响还不是很清楚 。检测方法 中厚板垂直检测的方法有直接接触法和充水耦合法。采用的探头

2、有单晶直探头、双晶探头或聚焦探头。 钢板检测时，一般采用多次底波法。可根据缺陷判断缺陷情况，也可根据底波衰减判断缺陷情况。 4.1.2 探头选用4.1.2.1 探头的选用应按表1的规定进行。探头的选择主要包括：频率、直径和结构形式由于钢板晶粒较细，为得到高的分辨力，选择较高的频率,频率一般为2.55。面积大选大直径，但直径不易过大，因为大探头近场区较大对检测不利，所以一般直径范围1430 mm。选择双晶探头主要考虑盲区小。板厚，mm采用探头公称频率，MHz探头晶片尺寸620双晶直探头5晶片面积不小于150mm22040单晶直探头51420 mm40250单晶直探头2.52025 mm4.1.2

3、.2 双晶直探头性能应符合附录A（规范性附录）的要求。表1 承压设备用板材超声检测探头选用4.1.3 标准试块4.1.3.1 用双晶直探头检测厚度不大于20mm的钢板时，采用如图1所示的CB标准试块。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3mm4mm。4.1.3.2 用单直探头检测厚度大于20mm的钢板时，CB标准试块应符合图2和表2的规定。试块厚度应与被检钢板厚度相近。如经合同双方协商同意，也可采用双晶直探头进行检测。试块编号被检钢板厚度检测面到平底孔的距离s试块厚度TCB-120401520CB-240603040CB-3601005065CB-

4、410016090110CB-5160200140170CB-62002501902204.1.4 基准灵敏度4.1.4.1 板厚不大于20mm时，用CB试块将工件等厚部位第一次底波高度调整到满刻度的50%，再提高10dB作为基准灵敏度。3.18基准灵敏度和扫查灵敏度 基准灵敏度一般指的是记录灵敏度，它通常用于缺陷的定量和缺陷的等级评定。扫查灵敏度则主要指实际检测灵敏度。例如：检测板厚10mm钢板，使CB试块10mm台阶上的第一次底波高度调整到满刻度的50%，衰减器读数如果是40dB,则基准灵敏度为模拟型22型：401030dB。示波屏上波高应大于50。4.1.4.2 板厚大于20mm时，应将

5、CB试块5平底孔第一次反射波高调整到满刻度的50%作为基准灵敏度。 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。 4.1.4.3 板厚不小于探头的3倍近场区时，也可取钢板无缺陷完好部位的第一次底波来校准灵敏度，（这是为了获得稳定的底波）其结果应与4.1.4.2的要求相一致。用 2 .5P20Z 探头，按 JB/T7430一2005标准检验 T =150mm 厚钢板（ CL= 5900m /

6、s ) , 如何用钢板完好部位底波调整探伤灵敏度？解：首先确定板厚是否大于等于探头的3倍近场区 即 T3ND24N=N-近场区长度 D-探头直径 D=20mm-波长 求=？=Cf=5.91062.5106=2.36mmN=20242.36=42mm3N=342=126mm150mm所以可用第一次底波来校准灵敏度对150mm厚的钢板，标准规定用CB-4试块5平底孔据探测面的距离X=90mm。所以底波与5平底孔反射波高dB差为：=20lg2X122X2=20lg22.369025215010dB见P132 4.26式所以将钢板完好部分的第一次底波，调到荧光屏满刻度的50%，然后灵敏度再提高10dB

7、作为基准灵敏度4.1.5 检测方法4.1.5.1 检测面可选钢板的任一轧制表面进行检测。若检测人员认为需要或设计上有要求时，也可选钢板的上、下两轧制表面分别进行检测。4.1.5.2 耦合方式 耦合方式可采用直接接触法或液浸法。4.1.5.3 扫查方式（用途和要求不同进行选择） a) 探头沿垂直于钢板压延方向，间距不大于100mm的平行线进行扫查。（在钢板上划出等距离的平行线，探头沿列线扫查）在钢板剖口预定线两侧各50mm（当板厚超过100mm时，以板厚的一半为准）内应作100%扫查，扫查示意图见图3。（扫查时探头应有15的重迭） b）根据合同、技术协议书或图样的要求，也可采用其他形式的扫查。（

8、全面扫查、边缘扫查、格子扫查等）探头扫查示意图 4.1.6 缺陷的测定与记录4.1.6.1 在检测过程中，发现下列三种情况之一即作为缺陷： a) 缺陷第一次反射波（F1）波高大于或等于满刻度的50%，即F150%。 b) 当底面第一次反射波（B1）波高未达到满刻度，此时，缺陷第一次反射波（F1）波高与底面第一次反射波（B1）波高之比大于或等于50%，即B18141420202626 注：本表仅适用于声程大于近场区长度的缺陷。3.16密集区缺陷 在荧光屏扫描线相当于50mm声程范围内同时有5个或5个以上的缺陷反射信号；或是在50mm50mm的检测面上发现在同一深度范围内有5个或5个以上的缺陷反射

9、信号。其反射波幅均大于某一特定当量缺陷基准反射波幅。3.17由缺陷引起的底波降低量在靠近缺陷处的无缺陷完好区域内第一次底波幅度BG与缺陷区域内的第一次底波幅度BF之比，用声压级（dB）值来表示。4.2.9.4 衰减系数：若合同双方有规定时，应记录衰减系数。 4.2.10 质量分级等级评定4.2.10.1 单个缺陷的质量分级见表7。等级缺陷当量直径44+( 0dB8dB)4+( 8dB12dB)4+( 12dB16dB)4 +16dB4.2.10.2 缺陷引起底波降低量的质量分级见表6等 级底波降低量BG/BF88141420202626 注：本表仅适用于声程大于近场区长度的缺陷。4.2.10.

10、3 缺陷密集区质量分级见表8。等 级密集区缺陷占检测总面积的百分比，%0055101020204.2.10.4 表6、表7和表8的等级应作为独立的等级分别使用。4.2.10.5 当缺陷被检测人员判定为危害性缺陷时，锻件的质量等级为级。因为当声程小于近场区长度时，锻件底面回波与同声程（同深度）的人工缺陷（如平底孔）回波理论公式不成立，近场区缺陷大小无法判断，所以采用底波降低量来判定缺陷的大小是不可能的。评级举例用2.5P20Z探头检测400mm的钢锻件,钢种CL=5900m/s，衰减系数=0.005dB/mm，灵敏度为400mm处4为0dB。检测中在250mm处发现一缺陷，其波高比基准波高20d

11、B，按JB/T4730.3-2005标准评级。解：首先确定被检部位的厚度是否大于等于3N=Cf=5.92.5=2.36D24N=N=20242.36=42mm3N=342=126mm250mm所以符合当量计算条件求250mm处4当量的dB值X212=40lgX1+2（ X2 X1）40012=40lg250+20.005（ 400 250）=9.5dB求缺陷的当量并评级缺陷的当量：420 9.5= 410.5dB 缺陷评级:该锻件评为级。用2.5P20Z探头检测400cm2的锻件,检测中发现一密集缺陷，其面积为24cm2，缺陷处底波为30dB，无缺陷处底波为44dB。按JB/T4730.3-2

12、005标准评级。解：1、根据密集性缺陷评级24400=6%5% 查表8评为级2、根据底波降低量评级BGBF=44 30=14dB 查表6评为级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

13、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 钢锻件超声波检测应掌握的要点： a. 双晶直探头性能不用附录A测试，采用CS试块上3mm平底孔测试。 双晶直探头频率为25MHz，一般用2.5MHz，

14、20mm。 b. 扫查灵敏度2平底孔当量。 c. 工件材质衰减系数测量： 在工件无缺陷处完好区域，选取与底面平行的且有代表性的三处部位，以底波测量。 对薄工件用（1）式测量计算。 对厚工件用（2）式测量计算。 d. 缺陷纪录的内容（4.2.9） e. 应对底波降低量（BG/BF），单个缺陷当量直径和密集缺陷按表6、表7和表8分别评定，并作为独立的等级分别使用。 f. 判定为危险性缺陷时，均评为级。 新增的内容，因为近年来此类材料的板材在压力容器上大量运用，所以根据行业的要求增加了本部分内容。 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-5

15、48等有关标准。 铝及铝合金，钛及钛合金板材超声检测应掌握的要点： 适用范围：6mm。 探头选择按表1规定。 注意缺陷测定与纪录要求和钢板检测要求的差别。 a. 缺陷的判定； b. 缺陷边界范围或指示长度的测定方法； c. 缺陷指示长度判定； d. 单个缺陷评定； e. 坡口预定线两侧缺陷判定。 不要求横波检测。4.3 承压设备用铝及铝合金和钛及钛合金板材超声检测和质量分级4.3 承压设备用铝及铝合金和钛及钛合金板材超声检测和质量分级4.3.1 范围本条适用于厚度大于或等于6mm的承压设备用铝及铝合金、钛及钛合金板材的超声检测和质量分级。4.3.2 探头选用4.3.2.1 探头的选用应按表1的

16、规定进行。4.3.2.2 双晶直探头性能要求应符合附录A（规范性附录）的要求。4.3.3 检测方法4.3.3.1 检测面可选板材的任一轧制表面进行检测。若检测人员认为需要或设计上有要求时，也可选板材的上、下两轧制表面分别进行检测。板厚，mm采用探头公称频率，MHz探头晶片尺寸620双晶直探头5晶片面积不小于150mm22040单晶直探头51420 mm40250单晶直探头2.52025 mm4.3.3.3 基准灵敏度的确定 将探头置于待检板材完好部位，调节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。(方法同4.1.4.3 T3N 波高调50%）（由于直接用底波确定基准灵敏度，因此

17、没有试块。）4.3.4 耦合方式耦合方式可采用直接接触法或液浸法。4.3.5 缺陷记录4.3.5.1 在检测过程中，发现下列情况之一者即作为缺陷处理： a） 缺陷第一次反射波（F1）波高大于或等于满刻度的40%，即F 140%。b） 缺陷第一次反射波（F1）波高低于满刻度的40%，同时，缺陷第一次反射波（F1）波高与底面第一次反射波（B1）波高之比大于或等于100%，即F 1/B1100%。（B1F1）（F1/B1 50%。） c) 当底面第一次反射波（B1）波高低于满刻度的5%，即B15%。（全波消失）（ B154.6.8.2 由缺陷引起底波降低量的质量分级见表13。等 级底波降低量BG/B

18、F88141420202626注：本表仅适用于声程大于近场区长度的缺陷。4.6.8.3 按表12和表13评定缺陷等级时，应作为独立的等级分别使用。4.6.8.4 当缺陷被检测人员判定为危害性缺陷时，螺栓坯件的质量等级为级。 钢螺栓坯件超声检测应掌握的要点： a. 适用范围：直径M36，不适用奥氏体不锈钢； b. 探头：直探头或双晶直探头； c. 检测方法：纵波检测，注意避免边缘效应； d. 检测灵敏度2平底孔当量直径； e. 缺陷纪录：单个缺陷2平底孔当量直径。 底波降低量按表12； f. 质量分级按表13，判为危害性缺陷判为级，表12和表13独立分别使用。4.7 承压设备用奥氏体钢锻件超声检

19、测和质量分级4.7.1 范围本条适用于承压设备用奥氏体钢锻件的超声检测和质量分级。4.7.2 探头4.7.2.1 探头的工作频率为0.5 MHz2MHz。（探头频率由原0.5MHZ2.5MHZ改为0.5MHZ2MHZ，主要考虑奥氏体钢锻件晶粒粗大，适当降低频率）4.7.2.2 直探头的晶片直径为14mm30mm。（晶片直径由原20mm35mm改为14mm30mm，适当减小晶片直径，适合于检测粗晶材料 ）4.7.2.3 斜探头的K值一般为0.52。（斜探头是指纵波斜探头） 4.7.2.4 为了准确测定缺陷，必要时也可采用其他探头。 奥氏体锻件超声检测斜探头的K值规定一般为052，是否为纯横波探伤

20、?不是。因为K值在065以下不是纯横波探伤，既有折射纵波，也有折射横波。 4.7.3 试块4.7.3.1 对比试块应符合3.5的规定。4.7.3.2 对比试块的晶粒大小和声学特性应与被测锻件大致相近。4.7.3.3 应制备几套不同晶粒度的奥氏体钢锻件对比试块，以便能将缺陷区衰减同试块作合理的比较。(不能只配制一套)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。4.7.3.4 对比试块的形状和尺寸按图11和表1

21、4所示。图11 奥氏体钢锻件试块361013LDLDLDLD20502050205020504050505050505050605080501006010060805012060150801508016080200802008020080250100250100300100300100400150500150600200 表14 奥氏体钢锻件试块尺寸 4.7.3.5 在条件允许时，可在锻件有代表性的部位加工一个或几个适当大小的对比孔或槽，代替试块作为校正和检测的基准。4.7.4 检测时机和工件要求4.7.4.1 时机：锻件原则上应在最终热处理后、粗加工前进行超声检测。工件要求：1）检测面应无氧

22、化皮、漆皮、污物等外来物。2）检测表面粗糙度Ra6.3m。4.7.4.2 锻件应加工成简单的形状（如矩形、平行面或同心圆），以利于扫查和声束的覆盖。4.7.5 检测方法一般应进行直探头纵波检测。对筒形锻件和环形锻件必要时还应进行斜探头检测，但扫查部位和验收标准应由合同双方商定。4.7.5.1 斜探头检测奥氏体钢锻件斜探头检测应按附录E（规范性附录）的要求进行。4.7.5.2 直探头纵波检测直探头纵波检测应符合4.2.5.2的规定。（4.2.5.2纵波检测a） 原则上应从两个相互垂直的方向进行检测，尽可能地检测到锻件的全体积。主要检测方向如图7所示。其他形状的锻件也可参照执行。b） 锻件厚度超过

23、400mm时，应从相对两端面进行100%的扫查。）4.7.6 灵敏度的校正4.7.6.1 当被检锻件厚度小于或等于600mm时，应根据定货锻件厚度和要求的质量等级，在适当厚度和当量的平底孔试块上校正，并根据实测值做出距离波幅曲线（定量线）；当被检锻件厚度大于600mm时，在锻件无缺陷部位将底波调至满刻度的80%，以此作为基准灵敏度。（1）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。（2）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

24、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。 4.7.6.2 扫查灵敏度应至少比距离波幅曲线（定量线）或基准灵敏度提高6dB。4.7.7 缺陷记录4.7.7.1 由于缺陷的存在，而使底波降为满刻度25%以下的部位。4.7.7.2 波幅幅度大于基准线高度50%的缺陷信号。4.7.8 质量分级4.7.8.1 单直探头检测的质量分级见表15。（厚度600mm锻件测出平底孔当量；厚度600mm锻件测底波降低量 ） 工件公称厚度8080200200300300600600工件质量等级缺陷当量直径或因缺陷引起底波降低后的幅度3366101013135% 5%4.7.8.2 斜探头检测的质量分级见表16。（缺陷大小表示缺陷波高小于该V形槽回波高 ）等级缺陷大小V形槽深为工件壁厚的3%，最大为3V形槽深为工件壁厚的5%，最大为64.7.8.3 表15和表16的级别应作为独立的等级使用。奥氏体钢锻件超声检测应掌握的要点： a. 检测方法：纵波检测（直射和斜射）； b. 应准备几套不同晶粒度奥氏体钢锻件对比试块，作测试比较； c. 灵敏度校正按4.7.6条。 注意：厚度600mm时和厚度600mm时的差别。 d. 扫查灵敏度基准灵敏度或距离波幅曲线6dB; e.