超声检测技术与质量分级的要求

1、超声检测技术与质量分级的要求本部分规定了超声波检测技术与质量分级的要求。17 超声检测人员凡从事超声波检测的工作人员除应符合4.4条的有关规定外，还应满足下列要求：校正视力不得低于5.0（小数记录值为1.0），测试方法应符合GB11533的规定，并一年检查一次。这里规定了超声检测人员除应符合4.4条的有关规定外，还必须具有良好的身体素质，特别对检测人员视力作出了明确规定；检测人员应充分了解超声波检测的特点及影响因素，能正确鉴别缺欠信号和干扰波信号，正确评定检测结果，同时还应具有管道组对和焊接方面的相关知识。18 超声检测探伤仪探头及系统性能18.1 探伤仪采用A型脉冲反射式探伤仪，其工作频率范

2、围为1MHZ10MHZ。仪器至少在荧光屏满刻度的80%范围内呈线性显示。探伤仪应具有80dB以上的连续可调衰减器，步进级每档小于或等于2dB，其精度为任意相邻12dB误差在ldB以内，最大累计误差不超过1dB。水平线性误差不大于1%，垂直线性误差不大于5%。其余指标应符合JB/T 10061的规定。本条来源于JB4730标准，与原标准相比某些指标做了调整，即超声波工作频率范围由原来的1MHZ5MHZ，修改为1MHZ10MHZ，衰减器总调节量由原来的60dB，修改为80dB。目前随着我国超声波检测设备技术水平的提高，数字化超声波检测设备不断成熟，以上技术指标现有设备完全能够满足。为简化操作、提高

3、工作效率，推荐采用数字式超声波检测设备。其它指标符合JB/T 10061的规定。18.2 探头18.2.1 探头应按ZBY344的规定作出标志。因为探头上的标志是探头生产厂对探头主要性能的一种说明和保证，无损检测人员借助这些标志能够直观的了解探头的基本性能。ZBY344对探头的标志用探头型号组成项目和排列来表示：基本频率基本频率晶片材料晶片尺寸探头种类特征基本频率：用阿拉伯数字表示，单位为MHz。晶片材料：用化学元素缩写符号表示，见表05。表05 晶片材料代号压电材料代号锆钛酸铅陶瓷P钛酸钡陶瓷B钛酸铅陶瓷T铌酸锂单晶L碘酸锂单晶I石英单晶Q其它压电材料N晶片尺寸：用阿拉伯数字表示，单位为。其

4、中圆晶片用直径表示；方晶片用长宽表示；分割探头晶片用分割前的尺寸表示。探头种类：用汉语拼音缩写字母表示，见表6。直探头也可不标出。表6 探头种类代号种类代号直探头Z斜探头（用K值表示）K斜探头（用折射角表示）X分割探头FG水浸探头SJ表面波探头BM可变角探头KB探头特征：斜探头在钢中可用折射角正切值（K值）表示。其在钢中折射角用阿拉伯数字表示，单位为度。例如：探头的标志为5P66K3，则表示探头的基本频率为5MHz，晶片为锆钛酸铅陶瓷，方晶片边长6，K=3。18.2.2 探头的工作频率为2.0 MHZ5 MHZ。斜探头的工作频率应按受检焊缝的材质和壁厚而定，对于油气管道焊缝大都采用低碳钢和低合

5、金高强钢焊接而成，其晶粒较细，且最大壁厚仅50，故一般采用工作频率为2.5MHz，但对于薄壁管焊缝，为提高分辨力和指向性，一般采用工作频率为5MHz。18.2.3 单斜探头主声束垂直方向的偏离不应有明显的双峰，水平方向偏离角不应大于2。本条对探头主声束的偏离量作了规定，其目的是防止对缺欠定位错误或发生误判。测定可按如下方法进行：（1）主声束垂直方向的偏离。主声束垂直方向的偏离，按标准附录A中第A.5规定的方法测定。（2）主声束在声束轴线水平方向的偏离（即偏离角）。当探测管径为57600的管道焊缝时，可按如下办法测定，即通过孔中心沿轴线刻一直线，将探头的中心线沿此直线前后移动，找到孔的反射波，平

6、行该直线（刻的直线）左右移动探头，使孔的反射波高为最大时，探头入射点与孔中心的连线，与刻的直线夹角，就是水平方向的偏离角，见图010所示。 当探测管径6001400的管道焊缝时，可按标准附录A中第A.4规定的方法测定。图010 主声束水平方向偏离的测试18.3 超声探伤仪和探头的系统性能18.3.1 仪器和探头组合灵敏度：在所检工件最大声程处，有效检测灵敏度余量不小于10dB。18.3.2 斜探头的分辨力一般应大于或等于6dB。分辨力的测试方法应符合附录A的要求。18.3.3 仪器和探头的系统性能应按JB/T9214和JB/T10062的规定进行测试。（1）仪器和探头的组合灵敏度是用检测工件最

7、大声程处有效灵敏度余量不小于10dB来表示的。有效灵敏度是指实际检测灵敏度。仪器和探头的最大有效灵敏度是指抑制为零，其他增益旋钮调至最大，动用衰减器使噪声电平达到满幅度10%时的衰减器读数为N1，最大声程处仅动用衰减器使标准反射体达到检测灵敏度规定波高时衰减器读数为N2。仪器和探头的有效灵敏度余量N= N2N1（dB）。有效灵敏度余量不小于10dB，可用来表示声能损失差的补偿等。（2）分辨力的测试在荧光屏上区分距离不同的相邻两缺欠的能力称为分辨力。能区分的两缺欠的距离愈小，分辨力就愈高。分辨力是仪器和探头的综合性能，它有区分连续和断续、密集和分散、单个和多个的本领。分辨力与脉冲宽度有关，脉冲宽

8、度小，发射强度低，分辨力高。分辨力的测试方法按资料性附录A的第A.3进行，其分辨力应大于或等于6dB。（3）仪器主要性能的测试方法仪器性能仅与仪器有关。仪器主要性能有水平线性、垂直线性和动态范围。按JB/T9214的相关规定，在SGB试块上用直探头测试。水平线性的测试仪器荧光屏上基线水平刻度值与实际声程成正比的程度，称为仪器的水平线性或时基线性。水平线性主要取决于扫描锯齿波的线性。仪器水平线性的好坏直接影响测距精度，进而影响缺欠定位。水平线性测试的步骤：a将探头通过耦合剂置于SGB6试块上，如图011处。图011 水平、垂直线性的测试b 调【微调】、【水平】或【脉冲移位】等旋钮，使荧光屏上出现

9、五次底波B1B5，且使B1、B5前沿分别对准水平刻度值2.0和1.0如图012。图012 水平线性测试波形c 观察记录B2、B3、B4与水平刻度值4、6、8的偏差值a2、a3、a4。d 计算水平线性误差：=（|amax|/0.8b）100%式中 amax a2、a3、a4中最大者。b 荧光屏水平刻度值。本标准规定仪器的水平线性误差1%。垂直线性的测试方法仪器荧光屏上的波高与输入信号幅度成正比的程度称为垂直线性或放大线性。垂直线性主要取决于放大器的性能。垂直线性的好坏影响应用面板曲线对缺欠定量的精度。垂直线性测试的步骤：a 【抑制】至“0”，【衰减器】保留30dB衰减余量。b 探头通过耦合剂置于

10、SGB-6试块上，如图011 B处，并用压块恒定压力。c 调【增益】使底波达到荧光屏满刻度100%，但不饱和，作为0dB。d 固定【增益】，调【衰减器】，每次衰减2 dB，并记下相应回波高度Hi填入表07中，直至消失。表07中：实测相对波高%=（衰减i dB后的波高Hi / 衰减0dB后的波高H0）100%表07衰减量i dB0246810121416182022回波高度实测绝对波高HiH0相对波高%100理想相对波高%100偏差%理想相对波高（Hi/H0）%=10i/20100%（20lg Hi/H0 = i）e 计算垂直线性误差：D=（|d1|d2|）%式中：d1实测值与理想值的最大正偏差

11、；d2实测值与理想值的最大负偏差；本标准规定仪器的垂直线性误差5%。动态范围仪器的动态范围是指反射信号从垂直极限衰减到消失所需的衰减量，也是仪器荧光屏容纳信号的能力。动态范围测试的步骤：a 【抑制】至“0”，【衰减器】保留30dB。b 探头置于图14 A处，调【增益】使底波B1达到满幅度100%。c 固定【增益】，记录这时衰减器余量N1，调【衰减器】使底波B1降至1，记录这时的衰减器余量N2。d 计算动态范围：= N2- N1（dB）（4）斜探头主要性能的测试方法斜探头的主要性能有入射点及前沿距离、折射角或K值、分辨率和主声束偏离等。JB/T10062要求在SGB试块进行测试，斜探头参数的测试

12、方法如附录A所示。即：附 录 A（资料性附录）探头主要参数的测试方法A.1 斜探头入射点及前沿距离的测定A.1.1 按图A.1所示，将探头置于SGB基准试块的位置1。A.1.2 前后移动探头，向R25，R50圆弧发射超声波，直到这两个面的回波幅度最大。此时与SGB试块侧面圆弧中心刻线对应的探头位置为探头入射点，入射点到探头前端的距离为前沿距离。用刻度尺测出前沿距离，读数精度到0.5mm。A.2 斜探头折射角的测定A.2.1 按图A.1所示，将探头置于SGB基准试块的位置3，前后移动探头，观察深度为30的2横通孔回波为最高，固定探头位置，测出入射点到2孔中心的水平距离L。A.2.2 折射角按下式

13、计算：=atctgL/h（A.1）式中 L-入射点到2孔中心水平距离；h-2孔中心与探测面垂直距离；-斜探头折射角。A.3 仪器与斜探头分辨力的测定A.3.1按图A.1所示，将探头置于SGB基准试块的位置2上，前后移动探头，适当调整衰减器，使8，4两孔反射波高h相同，均为满幅度的30%40%，记下衰减器读数D1。A.3.2 再调节衰减器，使8，4两反射波之间的波谷上升到原波峰高度（见图A.2），记下衰减器读数D2。A.3.3 衰减器的两次读数差D2D1（dB）为仪器和探头组合分辨力。A.4 斜探头主声束在水平方向偏离的测定A.4.1 按图A.1所示，将探头置于SGB基准试块的位置4，探测试块上

14、对应的棱边。A.4.2 前后、左右移动探头，使所测棱边反射波达到最大值，固定探头，沿探头侧面在试块上划一条直线。A.4.3 用量角器测量出上述直线与试块所测棱边法线的夹角即主声束在水平方向的偏离角。曲面斜探头的测试方法见18.2.3的条文解释。A.5 斜探头主声束双峰的测定在SGB试块上，将探头置于2或3的位置，探测220横通孔，保持主声束与试块侧面平行，使横通孔反射波达到最高值，并在其位置附近前后移动探头，观察动态波形变化情况。当荧光屏上出现图A.3（a）所示时，表明探头无双峰，可用；当荧光屏上出现图A.3（b）所示时，说明该探头具有双峰，不能使用。图A.1 探头主要参数测试hhh图A.2

15、斜探头分辨力测定时荧光屏上的波形（a）单峰（a）单峰（b）双峰图A.3 斜探头单、双峰示意图19 校准和复核19.1 校准校准应在试块上进行，校准中应使探头主声束垂直对准反射体的反射面，以获得稳定的和最大的反射信号。19.1.1 仪器校准在仪器开始使用时，应对仪器的水平线性和垂直线性等指标进行测定，测定方法按JB/T 10061的规定进行。在使用过程中，每隔3个月至少应对仪器的水平线性和垂直线性进行一次测定。19.1.2 探头校准a) 新探头使用前至少应进行前沿距离、K值、主声束偏离、灵敏度余量和分辨率等的测定。测定方法应按JB/T 10062的有关规定进行，并满足检测要求。b) 使用过程中，

16、每个工作日均应测定前沿距离、K值和主声束偏离。校准是从仪器和探头性能方面保证检测条件的关键。（1）仪器校准仪器的电器性能可能发生变化，因此仪器使用前或使用过程中，每隔3个月至少对影响检测结果准确性的主要性能水平线性和垂直线性进行一次测试。测试方法见18.3条文解释（3），其合格指标见18.1。这些要求与ASME和JB4730的要求相一致。（2）探头的校准新探头，特别是外购探头存在的问题很多，有的属仪器和探头不匹配，有的存在质量问题，只能报废，建议使用单位购买时，根据所使用的仪器进行选择。选择时或使用前除应测试灵敏度、信噪比外，还要按附录A的要求测前沿距离、K值、主声束偏离和分辨力等，并满足检测

17、要求。使用过程由于楔块磨损，前沿距离、K值和主声束偏离等均会产生变化。因此至少每个工作日，应按附录A进行测试，以确定检测结果的准确。19.2 仪器和探头系统的复核19.2.1 复核时机每次检测前均应对扫描线性、灵敏度进行复核，遇有下述情况应随时对其进行重新核查：a) 校准后的探头、耦合剂和仪器调节旋纽发生改变时；b) 检测人员怀疑灵敏度有变化时；c) 连续工作4h以上时；d) 工作结束时。19.2.2 扫描量程的复核每次检测结束前，应对扫描量程进行复核。如果距离波幅曲线上任意一点在扫描线上的偏移超过扫描读数的10%，则对扫描量程重新调整，并对上一次复核以来所有的检测部位进行复核。19.2.3

18、扫查灵敏度的复核每次检测结束前，应对扫查灵敏度进行复核。一般对距离-波幅曲线的校核应不少于3点。如曲线上任何一点幅度下降2dB，则应对上一次以来所有的检测结果进行复检；如幅度上升2dB，则应对所有的记录信号进行重新评定。（1）这里讲的仪器和探头、扫描线性和扫查灵敏度的复核是指检测过程中和检测结束时的复核。所谓检测过程中的复核是指仪器和探头已定，检测比例和距离波幅曲线灵敏度以确定的情况下，停机后重新检测前复核，及遇到下列情况，如探头磨损或仪器电瓶电压下降或更换新充电电瓶，或仪器旋钮错动，或环境温度变化，或工作时间超过4小时，或检测人员怀疑灵敏度变化等时的复核。所谓工作结束时的复核是指检测完毕时的

19、复核。之所以在检测中，特别是检测结束前要复核扫描比例和距离波幅曲线灵敏度，是因为这两个参数直接关系到缺欠的定位和定量，影响检测结果的准确性。（2）扫描量程的复核在检测过程中和每次检测结束前，应对扫描量程进行复核，如果距离波幅曲线上任一点在扫描线上的偏移量超过扫描读数的10%，则扫描比例应重新调整，并对上次复核以来所有的检测部位进行复检。这与JB4730一致。例1 有一管道焊缝，壁厚为20，坡口间隙为2，采用K2探头，扫描线调整水平1：1。假如根部有一条未焊透缺欠，经复核扫描读数偏移量为11%，试看此缺欠的定位。图013A按题意作检测截面图如图013A所示。当扫描量程无偏差时，未焊透靠近探头侧反

20、射波为最强，在荧光屏上显示的扫描读数为40，如图013B所示。读出此值，从探头入射点测量缺欠距焊缝中心线距离为1，其深度h=40/K =40/2 =20。如果从另一侧探测结果与其相同，则可初步判定此缺欠是未焊透。当扫描量程偏差为11%时，未焊透靠近探头侧反射波最强时，在荧光屏上显示缺欠的扫描读数为35.6，如图013C所示，按此读数从探头入射点侧量缺欠的水平位置距焊缝中心线为5.4，其深度为17.8。从另一侧探测结果与其相同，如图013A所示。图013B从图中可以看出，在距焊缝中心线各5.4，深度为17.8处的热影响区范围有两个缺欠，实际上在此部位这两个缺欠是不存在的，如果不对扫描量程进行复核

21、，就会产生误判，因此本标准规定扫描读数偏移量超过10%，应重新调整扫描量程，对上次复核以来所有的检测部位进行重新检测。图013C（3）扫描灵敏度的复核在检测过程中和每次检测结束前，应对扫描灵敏度进行复核，一般在距离波幅曲线上不同声程校准3点，取其较大者。若其幅度降低2dB，可能有缺欠漏检，则应重新调整灵敏度旋钮，对上次复核以来的所有检测部位进行重新检测；若幅度上升2dB，则说明检测灵敏度过高，对缺欠的指示长度和所处区评定偏严，如原评为区的缺欠可能降至区等。因此，要对上次复核以来所有记录的缺欠信号进行重新评定。20 试块20.1 本标准采用SGB试块、和SRB试块，其形状和尺寸见图5和图6。为了

22、解决油气管道对接环焊缝的超声检测，本标准沿用石油天然气行业所特有的两种试块：SGB试块和SRB试块。并对试块的形状、材质和制造技术要求作了规定。SGB试块主要用于测定仪器、探头和超声系统性能，以及对仪器作调整和校验。SGB试块由总公司指定的工厂生产，并予以鉴定和认可，属于标准试块。SRB试块主要用于比较被检管道中焊缝的未焊透深度，SRB试块属于对比试块，允许检测单位自行制作。20.2 SGB试块用于测定探伤仪、探头系统性能以及对仪器做调整和校验。根据不同曲率的被检管件，制作了六种不同的SGB试块。每种SGB试块的适用管径范围见表23。SGB试块也用作焊缝的灵敏度调节。图5 SGB试块形状与尺寸

23、表23 SGB试块适用范围表编号弧面半径（mm）适用管外径范围（mm）SGB1305789SGB24889140SGB376140210SGB4120210360SGB5200360600SGB6平面600SGB试块特点：（1）SGB试块的工作面采用圆柱状曲面，由6块组成，按试块工作面的弧面半径不同分别编为SGB1，SGB2，SGB6。试块的弧面半径和适用的管道外径如标准正文中表23所示。每种编号试块的圆弧面半径与其适用的管外径（半径）比值为0.91.5，这与ASME规范的规定相一致。一组SGB试块适用的管外径应该覆盖本标准的范围。避免由于试块和被检工件的工作面形状差异而引起超声系统在试块上测

24、出的性能与系统在实际工件上所具有的性能不一致。（2）试块增加测定声束在近场区中某些特性的功能，如近场分辨力测定和深度为5的基准反射孔的距离波幅曲线特性的测定，以适应油气管道壁厚较薄件检测。（3）试块同时具有系统性能测定和仪器调整、校验的功能，相当于具有JB4730标准中CSKA和CSKA这两种试块的主要功能，以便于现场检测。（4）利用SGB试块可以测定超声检测系统的下列性能： 测定斜探头的入射点和前沿距离，（测定方法见标准附录A.1）。 测定斜探头的折射角（测定方法见标准附录A.2）。 测定斜探头的近场分辨力，（测定方法见标准附录A.3）。 测定底面为平面的斜探头的主声束在水平方向上的偏斜角，

25、（测定方法见标准附录A.4） 测定斜探头的主声束有无双峰，（测定方法见标准附录A.5）。 使用直探头，测定超声波探伤仪的水平线性和垂直线性，（直探头的放置位置如图014所示）。 调节仪器的扫描线性，（调节方法见标准附录B）。 制作距离波幅曲线，以调节检测灵敏度，并以此评价缺欠的大小，以此对缺欠定量（曲线的制作方法见标准附录C）。图014 仪器水平线性和垂直线性测定SGB试块的高度为70，2横通孔分两列，从5至60按高度方向均匀分布，可以满足标准规定的壁厚为550的管道制作距离波幅曲线的要求。试块的厚度为20。根据理论分析、计算和实际测试，试块中的所有2通孔对横波声束的反射仍遵循长横孔的反射规律

26、。试块的长度为240。对基准孔的测试面长度为130。每块SGB试块的重量不大于2.5kg。但对于壁厚3050的管子焊缝，如果长横孔的边界效应影响严重，可采用CSKA试块，其长横孔长可为3040，主要用于距离波幅曲线灵敏度的确定。目前此壁厚范围内的管道对接接头检测较少，故单独制作，以减少重量，便于携带。20.3 SRB试块的材料是在被检件上平行于轴线方向截取制作的。加工后的试块宽度不宜小于50mm，避免出现边角反射。该试块用于比较焊缝根部未焊透深度。注：-被检管线外径； T-被检管线公称壁厚；h-内壁环状矩形槽的槽深；h=10%T且h1.5mm。图6 SRB试块形状与尺寸本条规定了SRB试块的功

27、能是用来比较焊缝根部的未焊透深度，也就是对允许未焊透的单面焊焊缝中的未焊透缺欠予以定量。规定了SRB试块的形状和尺寸。其中矩形槽的宽度为2，这与油气管道焊接接头的实际对口间隙21接近。SRB试块可以从被检管道上截取一段，在管段内壁开槽加工而成。由此加工成SRB试块的曲率、表面粗糙度与被检管道相同，因而对管道焊缝中的未焊透的检测结果也更接近缺欠的真实状况。SRB试块槽深10%T，最大为1.5，用以控制未焊透界限深度。加工后的试块宽度不宜小于50，以免试块过窄、两侧的棱边对声束产生反射。20.4 试块应采用与被检材料相同或声学性能相近的钢材制成。其材料用直探头检测时，不得出现大于2平底孔回波幅度1

28、/4的缺欠信号。试块的制作要求应符合JB/T10063和JB/T7913的规定。本条对制作试块的材料要求，与JB4730标准中的相应条款一致。本条中提到的材料的声学性能主要是指超声波在材料中传播的声速，以及产生的声衰减。如果材料的声速不同，那么在检测时，探头的实际折射角也会不同，同时，回波在超声仪示波屏上的时基线位置也将不同，时基线上按试块标定的刻度不能代表超声波在工件中传播的声程。一般说来，当试块与工件的声速差大于5%时，在超声检测时将产生明显的误差。至于两种材料的声衰减不同，则会影响检测灵敏度的调整和距离波幅曲线的变化规律，从而无法对缺欠定量。试块材料中的缺欠，将影响试块的使用。所以本标准

29、要求试块应采用与被检材料相同或声学性能相近的钢材制成，其内部不得有大于2平底孔回波幅度1/4的缺欠存在。21 检测前的准备21.1 检测面对于焊接接头来说，产生缺欠的部位，应包括焊缝本身和焊缝两侧的热影响区。热影响区是指在焊接过程中，由于焊接温度的变化，焊缝两侧的基本金属组织的力学性能变坏的区域，在焊接热应力的作用下，有可能产生缺欠。图015检测区和检测面热影响区的范围与焊接接头的焊接方法和焊接参数有关，即与单位长度焊缝内加入的热量有关。本标准检测区域的含义与JB4730标准规定相同，检测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%的一段区域，这一段区域最小为5，最大为10。为

30、发现检测区内的缺欠，斜探头在焊缝两侧移动的范围称为检测面，如图015所示。21.1.1 探头移动区应清除飞溅、锈蚀、油污及其他外部杂质，检测表面应修磨平整光滑，其表面粗糙度不应超过6.3m。焊缝及检测面经外观检查合格方可进行检测。21.1.2 探头移动区的确定应符合下列要求：a) 采用一次反射法检测时，探头移动区应不小于1.25P：P=2KT（2）式中 P探头移动区，mm；T板厚，mm；K折射角正切值。b) 采用直射法检测时，探头移动区应不小于0.75P。探头移动区的表面处理的基本要求是：（1）探头在移动区内应能自由移动，从而对对接接头的受检截面作充分扫查；（2）探头在移动过程中，不易受到工件

31、表面的磨损，有利于保护探头；（3）探头与工件之间有良好的接触，以保证缺欠的检出。所以，在探头移动区内应清除飞溅、锈蚀及其它附着物，表面无凹坑，且使表面平整、光滑。其表面粗糙度不超过6.3m，与机制表面相当。焊缝的成形质量，经监理确认合格，检测人员认可，方可进行检测。21.2耦合剂21.2.1 耦合剂应具有良好的透声性和适宜的流动性，不应对人体和材料有损伤，同时便于检验后清理。典型的耦合剂为浆糊、洗涤剂、机油和甘油。21.2.2 在试块上调节仪器和在检测对接接头时，应采用相同的耦合剂。所谓耦合剂是施加在探头与工件之间的两者实施软接触的液体传声介质。耦合剂的作用是填充探头与工件之间的间隙，排除间隙

32、中的空气，使声波易于从探头至工件间的空间内通过，且损失的能量较少。耦合剂的另一个作用是检测时便于探头移动，减少探头磨损。耦合剂一般应具有良好的透声性和适宜的流动性，对人体和材料无危害，且易于清洗。所谓耦合剂的透声性能是提高声阻抗与工件的声阻抗应尽可能接近，以获得较大的声压透过率。钢对横波的声阻抗约为2.48106克/厘米秒。几种常用的耦合剂的声阻抗如下表09所示：表09常用耦合剂的声阻抗耦合剂种类机油水（20）甘油（100%）水玻璃（38%容积）声阻抗（106kg/m2s）1.281.502.382.17从表中可以看出：甘油的耦合剂性能较好，其缺点是成本高，对钢略有腐蚀性。机油的耦合性能较差，

33、但其粘度，流动性和附着力均较为适当，且对钢材没有腐蚀性，由于不易清洗，返修易产生气孔，故焊缝检测很少采用。化学浆糊也可用来作耦合剂，但涂抹工件表面后易干燥。洗洁精耦合性能优于水，浓度可调，易清洗。化学浆糊和洗洁精是检测常用的耦合剂。不同耦合剂的耦合性能不同。如果在调节仪器的试块上和实际检测的工件上采用不同的耦合剂，必然影响检测灵敏度。所以在试块和受检工件上应采用相同的耦合剂。21.3探头的选择21.3.1 母材厚度为1450范围内的探头参数选择。a) 探头角度选择的原则是直射波扫查焊缝中下部，反射波扫查焊缝中上部。斜探头角度的选择见表24。检测根部缺欠时，不宜使用折射角为60的探头。b) 探头

34、频率一般采用2.5 MHZ。c) 探头易采用方晶片，晶片的有效面积不大于962。探头前沿不大于10。表24 探头折射角或K值选择表管壁厚度（mm）探头折射角（）探头K值145063.5452.01.021.3.2 母材厚度为514范围内的探头参数选择。a) 探头角度选择的原则是直射波主声束至少应扫查到焊缝厚度的3/4，见图7。探头角度的选择见表25。注：h3t/4图7 扫查示意图b) 探头频率一般采用5 MHZ。c) 探头晶片尺寸。推荐探头晶片尺寸选用66、88、79、99等。d) 探头前沿。管壁厚度小于或等于6时探头前沿应小于或等于6，壁厚度大于6时可适当增大。e) 始脉冲占宽。使用的探头与

35、探伤仪应有良好的匹配性能，在扫查灵敏度的条件下，探头的始脉冲宽度应尽可能小，一般小于或等于2.5（相当于钢中深度）。表25 探头折射角或K值的选择管壁厚度（mm）探头折射角（）探头K值5871.568.232.581468.263.52.52.0f) 斜探头分辨力。斜探头的分辨力应大于等于20dB。g) 外径为57140的对接环缝采用小径管探头。小径管探头的接触面必须与管子外表面紧密接触，其边缘与管子外表面的间隙不大于0.5mm。可以通过在管子表面上铺上细砂纸沿轴向轻轻研磨制得，研磨后的探头入射点和K值应重新测定。斜探头的选择就是指斜探头参数频率、折射角（k值）、前沿距离和晶片规格的选择。它是

36、依据石油天然气钢质管道环缝的特点来确定。从油气管道工程的建设情况看，一般管径都在700mm以下，壁厚通常在610mm范围内，所采用的焊接方法多数为全位置单面焊。虽然近年来随着我国经济的快速发展，石油天然气需求量增大，石油天然气管道向大口径、大壁厚方向发展，相应采用的焊接方法为双面自动焊和半自动焊，如西气东输管道工程和陕京二线管道工程（101614.626.2mm），其大部分管道环焊缝的超声波检测也相应的采用SY/T 0327-2003石油天然气钢质管道对接环缝全自动超声波检测。但以小口径、小壁厚的管道对接环焊缝及部分采用手工单面焊大壁厚、大直径的管道对接环焊缝的超声波检测仍采用手动超声波检测，

37、也就是说，本标准在管道对接焊缝超声波检测中仍占有相当的份额。油气管道环缝根部缺欠主要有根部错边未焊透、根部未焊透、根部未熔合、烧穿、内凹和内咬边。实践证明根部的缺欠相对较多。对于小口径、薄壁管环焊缝根部这些缺欠的超声波检测和评定是本标准关注的焦点。通过上边的分析，采用本标准检测大口径、大壁厚的油气管道对接焊缝少，多数为小口径、小壁厚的单面焊对接焊缝，缺欠多居根部。选择斜探头参数的依据就是既要扫查整个检测区截面，又要对准主要缺欠。（1）管壁厚度1450斜探头参数的选择这种壁厚范围的管道直径一般都在700以上，除单面焊根部缺欠居多外，与压力容器焊缝的超声检测没有什么区别，焊缝及热影响区材料的晶粒度

38、较细，故本标准选择的“探头频率一般是用2.5MHz”，K值为2.01.0，晶片的有效面积不大于962。做到“直射波法扫查焊缝的中下部，一次反射法扫查焊缝中上部”即可。（2）管壁厚度为514范围斜探头参数的选择总结我国几十年石油天然气钢质管道环焊缝超声波检测的经验，参照DL/T820管道焊接接头超声波检测技术规范和原标准来确定参数。探头角度选择的原则壁厚为514，特别是510范围的管道焊缝超声波检测难题是如何在众多干扰波存在的情况下，把缺欠波区分出来。为此标准规定，“直射波法主声束至少应扫查到焊缝壁厚的3/4”，这就是说缺欠居多的焊缝中部和根部应用一次波扫查，实在有困难时，至少要扫查到主声束与焊

39、缝截面中心线焦点到检测面距离为3/4壁厚处。之所以这样选择探头角度是因为探头在一次声程范围内扫查，所产生的变型波和几何形状干扰波均处于荧光屏一次声程范围之外，凡出现在一次声程范围内的信号均为缺欠，这易于根部缺欠的辨认、定位和定性。探头前沿距离和K值的选择要保证一次声程扫查焊缝中下部，特别是壁厚在510范围，必须选择短前沿、大K值的探头。本标准规定“管壁厚度小于或等于6时探头前沿应小于或等于6，管壁厚度大于6时可适当增大”，其K值应符合表25的规定。这主要说的是短前沿的探头，在制造技术上已经成熟，但斜探头的楔块已由有机玻璃改为PSF聚脂等材料制成，其纵波声速比有机玻璃小，为2250/s。对于K2

40、K3的探头，与有机玻璃楔块探头相比较，探头入射角度约为10，由于入射角减小半扩散角由此而增大，K值较大时易产生表面波。短前沿斜探头与常规斜探头的半扩散角的计算值见表010和表011。表010 不同晶片尺寸及K值的薄壁小径管专用探头的扩散角探头型号K值21上下5P66K371.541.39057.718.513.85P88K371.541.39060.718.510.35P1010K371.541.39062.618.58.95P66K2.568.240.19055.521.812.75P88K2.59058.321.89.95P1010K2.568.240.180.960.112.78.15P

41、66K2.063.438.583.45220.011.45p8875.854.612.48.85p1010K263.438.572.756.39.37.2表011不同晶片尺寸及K值的常规横波斜探头的扩散角探头型号K值21上下5P812K371.553.289062.418.59.15P99K371.553.2886.763.315.28.25P812K2.568.251.780.46012.28.45P99K2.568.251.776.660.710.47.55P812K263.449.172.955.89.47.75P99K263.449.170.657.27.26.2探头频率的选择本标准规

42、定“探头频率一般采用5MHz”，这是因为频率高，波长短，不仅发现小缺欠的能力强，而且指向性好，声能集中，脉冲宽度窄，有利于缺欠分辨和定位。晶片尺寸的选择本标准规定“推荐探头晶片尺寸选用66、88、79、99等”，这是因为壁厚较小的管道，其口径也比较小。选用较小的方晶片探头，有利于与管件表面接触，减少探头边缘产生的散射，从而在保证检测灵敏度的条件下，使荧光屏上脉冲宽度减小，有利于薄壁管道焊缝的检测。晶片尺寸减少，可能会导致声束指向性变坏，但频率的提高可起到弥补作用。图016为横波斜探头的入射角，折射角、与半扩散角的示意图。图016 横波斜探头的声束在介质中的半扩散角当管径较小时，为使探头与SGB

43、试块和受检管子表面更好地接触，可对探头进行适当修磨。具体可采用在受检管子表面上铺上细砂纸，然后推压探头使其沿管子的轴线方向前后移动的方法进行修磨。对外径57140的管子对接环焊缝检测时，探头的参数选择与上述（2）相同，但应采用“小径管探头”。当使用小径管探头时，接触面必须与管子外表面紧密接触，其边缘与管子外表面的间隙不大于0.5mm，见图21。由于该探头内的楔块是具有良好耐磨性的PSF材料制成的，所以探头的接触面的曲率，最好向有关的专业探头生产厂订购。修磨后的探头入射点和K值在SGB试块上重新测定。探头修磨的方法，在加工探头表面时，须注意以下几点：a 探头上的声束发射区域必须与管子贴合（见图0

44、17）；b 探头与管子表面接触部位的边缘间隙X不大于0.5（见图017）；图017 探头接触面边缘与管子外表面的间隙示意图（X0.5）c 修磨时不能过度的磨损探头的接触面；d 对于修磨量大的探头建议粘上一层底板（3厚，与探头楔块相同材质的板材），用树脂粘合剂粘结，然后修磨板材使之与管子弧度相符；e 粘结应仔细，使底板粘结于探头上，粘合层中不得留有气泡。在粘加底板并修磨至与管子弧面相符后，探头应满足以下要求：a 探头的中心轴线与声束的轴线相吻合；b 声束角度应在规定的公差内；c 探头的灵敏度由于粘加底板和修磨而受到的影响不大于2dB；d 当扫查灵敏度一定时，在起始的始脉冲信号之后，由底板产生的虚

45、假回波不应大于满屏刻度的10%。例1 检测6607.1的管道焊缝，焊缝宽度为12，要使直射波能扫查到焊缝的中下部，选择前沿L0=7和K=3的斜探头是否可行？解：经简单计算后画图，见图018所示。图018从图中可以看出：选用K=3，L0=7的探头一次声程可检4.3以下的区域，是可行的。例2 检测101614的管道焊缝，焊缝宽度为18，如何选择探头的前沿距离L0和K值？解：从计算和绘图（见图019）可知L0=7时，可选用K值为2.02.5的探头。图019K=2.0可检测深度为8以下焊缝部位。K=2.5可检测深度为6.4以下的焊缝部位。例3 检测1085管道焊缝宽度为10，如何确定探头晶片尺寸、L0

46、和K值？解：经计算绘图（见图020）可以看出，应选择K=3，L0=6，晶片尺寸为66小径管专用探头。图02021.4 距离-波幅曲线的制作21.4.1 扫描线调节扫描线调节应在SGB试块上进行，扫描比例依据工件厚度和选用探头角度来确定，具体的调整方法见附录B。21.4.2 距离-波幅曲线的绘制要求如下：a) 距离-波幅曲线应按所选用的仪器和探头在标准规定的试块上实测数据绘制而成，其绘制方法见附录C。曲线由判废线RL、定量线SL和评定线EL组成，各线灵敏度见表26。评定线至定量线以下为区，定量线至判废线以下为区，判废线及以上为区，见图8。表26 距离-波幅曲线的灵敏度管壁厚度（）评定线（EL）定

47、量线（SL）判废线（RL）550214dB28dB22dB图8 距离波幅曲线（1）距离波幅曲线灵敏度与原标准相同。（2）距离波幅曲线可在仪器示波屏的面板上直接绘制。其方法为：在示波屏的辅助面板上直接将基准孔反射波的最高波波峰连接成一条圆滑曲线。曲线的制作步骤在本标准的附录C中作了详细的叙述。对于非数字化仪器，可在荧光屏上画一条2长横孔的距离波幅曲线，仅改变衰减器的读数即可，如将此曲线提高-14dB即为评定线，提高-8dB即为定量线，提高-2dB即为判废线；简单可行。距离波幅曲线的直接绘制的制作方法是目前世界上先进工业国家的通用方法。如美国的ASME规范，日本的JIS标准，英国的BS标准，德国的

48、DLN标准均采用这种方法。因为在示波屏前直接绘制距离波幅曲线具有检测速度快、曲线使用方便等突出优点。b) 表面声能损失差应记入距离-波幅曲线，表面声能损失差的测定见附录E。在对油气管道焊缝作超声检测时，从声束传输方面看，有下列三方面的因素影响检测灵敏度：（1）声束通过探头与工件表面的耦合层的声能耦合损失。耦合损失与工件的表面粗糙度和曲率大小有关，也与耦合层的耦合剂种类、厚度有关。（2）声束在工件内传输过程中产生的声能损失。该声能损失与超声束的扩散角大小和声束在工件内的材质衰减大小有关。（3）声束经工件底面反射而产生的声能损失。这个声能损失与反射底面的粗糙度和反射处的曲率有关。上述这些声能传输损

49、失，其中大部分已通过对试块材质、曲率的选择，耦合剂的使用，以及距离波幅曲线的实测给予补偿。只剩下由于工件表面粗糙度等所造成的探头与工件表面声能耦合损失问题。因此，在本条款中，仅对因表面粗糙度而引起的表面声能损失差的测定和补偿作了规定，见附录E。这主要证明的是下表面反射声能损失差经实测仅在1dB以内，可以忽略不计。（4）由于表面声能损失差的存在，因此使试块上制作的距离波幅曲线，在应用到实际检测工件时其灵敏度会有所降低，故将声能损失差计入距离波幅曲线。如评定灵敏度，试块上测试时衰减器读数为15dB，表面声能损失差测为6dB，则计入后衰减器读数为9dB。c) 在整个检测范围内，曲线应处于荧光屏满幅度

50、的20%以上，如果做不到，可采用分段绘制的方法。当距离波幅曲线处于荧光屏满刻度的20%以下时，由于波幅比较低，观察不清，容易漏检。为了防止漏检，必须提高检测灵敏度，因而本条款要求在整个检测范围内，曲线应处于荧光屏满刻度的20%以上，如果做不到，距离波幅曲线可采用分段绘制的方法，一般在一次声程与二次声程之间分段。由于本标准规定的距离波幅曲线图中的判废线与定量线、定量线与评定线之间的灵敏度差均为6dB，所以，不同检测范围内的定量线和评定线，判废线和定量线之间是可以相互转换的。当评定线的最大声程处波高已低于荧光屏满刻度的20%，则对大于一次声程检测范围的区段，检测灵敏应提高6dB绘制（提高几dB应根

51、据情况而定，一般提高10dB，而本标准提高6dB是根据三条线之间的dB差，均为6dB确定的，如图021所示，这样做应用起来方便）。不同检测范围，采用不同的灵敏度。图021 分段制作的距离波幅曲线d) 为发现和比较根部未焊透深度，应在SRB试块上测定人工矩形槽的反射波幅度，并标在荧光屏上，测定方法应符合附录D的要求。附 录 D（规范性附录）对比试块的使用及根部缺欠（未焊透）检测灵敏度D.1 按附录C制作的DAC曲线辅助面板上，保持灵敏度不变。D.2 在SRB试块上探测矩形槽，并找出最高反射波，将其峰值点标记在辅助面板上，该峰值点波高即为未焊透缺欠的界限灵敏度，即未焊透波幅低于此波峰值点按指示长度

52、评定，大于或等于此波峰值点应评为级，如图D.1所示。图D.1 根部未焊透灵敏度标记示例在本条中，明确提出了采用SRB对比试块上的人工矩形槽作为基准，比较焊缝根部的未焊透深度。其理论依据在第20.3条的解释中已作叙述：人工矩形槽的形状与未焊透比较接近。由于SRB对比试块的工作面曲率和表面粗糙度与相应的被检的油气管道的检测面曲率和表面粗糙度相同，所以，以试块上的人工矩形槽为基准，可以大致判定焊缝内的未焊透深度。根据标准编制小组做的人工矩形槽的回波高度试验证明，SRB试块上的人工矩形槽的回波高至少能达到标准中表26所规定的定量线的高度，并处于距离波幅曲线图上的区或区。因此，对焊缝中的根部未焊透缺欠采

53、用人工槽比较法定量与采用距离波幅曲线定量基本上是一致的。由于被检管道的壁厚不同，允许的未焊透深度不同，SRB试块上的人工矩形槽的槽深也不同，人工槽的回波在距离波幅曲线图上所处的区域也就会有所变化。22 检测22.1检测前检测人员应了解被检管道的材质、厚度、曲率、组对状况、坡口形式、焊接方法、焊缝余高、焊缝宽度及沟槽等情况。A型脉冲超声波检测仪的特点是从仪器的荧光屏上只能直接得到两个信息：缺欠的回波波高（波形）和声波的传播时间（或由此得到的超声波越过的声程），不能直接显示出缺欠的形象和在被检测的部件中的位置。所以在检测中，检测人员除结合探头在工件中的位置，观察仪器示波屏上的波形以外，还需借助于收

54、集到的被检工件的有关情况，根据所掌握的超声波检测理论知识和已有的实际经验进行分析，才能对被检工件作出较为正确的判断。条文中规定：在检测前检测人员应了解被检管线的材质、厚度、曲率、组对状况、坡口型式、焊接方法、焊缝种类、焊缝余高、焊缝宽度及沟槽等情况，这是检测人员为了作出准确的判断，而必须了解甚至掌握的重要信息，也是超声检测工作中必不可少的一部分。否则，如果检测人员在工作前不了解被检管道的壁厚和曲率，既无法选择探头和试块，也无法调整仪器。22.2采用单面双侧直射法及反射波法检测。条文中的“单面双侧”指的是管道外壁被检焊缝的两侧检测面。在对油气管道焊缝作超声波检测时，应该分别在焊缝的两侧各做一次探

55、测。其理由是：（1）焊缝中的缺欠具有一定的方向性，尤其是面状缺欠，如坡口未熔合、裂纹等，在焊缝两侧的不同方向的声束扫查焊缝，有利于防止缺欠漏检。（2）对管道对接环焊缝作检测时，管道内壁的表面状况往往不能直接观察，只有通过在焊缝两侧进行扫查，才能对缺欠信号或内壁表面的几何反射波作出鉴别。例如，当有错边存在时，焊缝内表面可能具有良好的反射条件，从回波信号可以确定反射点在焊缝的中心线上，且处于焊缝底部，但从焊缝另一侧探测时，由于没有反射条件，就没有反射信号。而对于根部未焊透，由于从焊缝两侧探测都具有良好的反射条件，因而均有强烈的反射信号。从两侧对缺欠定位距焊缝中心线的距离均为根部间隙宽度的一半，且处

56、于焊缝底部。如图022所示。图022 错边与未焊透及其波形又例如，当焊缝的内表面存在焊瘤时，在检测中一般也会出现较强的反射信号。其反射信号的波形、动态波形常与根部未焊透、裂纹、内凹差不多，反射点均在焊缝根部附近。主要区别是：从两侧探测时，反射点都能判定在焊缝中远离探头的一侧，声程着落点互相交叉。如图023所示。l1、l2分别表示从两侧探测时测定的反射点的水平距离；L表示探头在两侧探测时入射点间的距离。l1+l2L图023 根部焊瘤的反射特点（3）对焊缝中的缺欠性质的判定，往往需要对从两侧探测到的缺欠波形以及确定的缺欠位置进行比较、分析，才能得到比较可靠的结论。例如，对焊缝边缘的坡口未熔合缺欠，

57、在焊缝两侧均采用二次波探测，一侧的反射波明显地高于另一侧的反射波。且反射点的位置均在焊缝一侧的边缘坡口位置。如图024所示。图024 坡口未熔合的反射特点又例如，对于未焊透、根部裂纹和内凹这三种焊缝根部缺欠，从焊缝两侧对这三种缺欠进行探测时，从两侧定的同一缺欠的二个反射点的距离l是不一样的。对于裂纹，l=0，对于根部未焊透，l约为管道对口间隙宽度，大约12左右；对于内凹，l则可能为45，甚至更大，且波高也都比较低。内凹的反射波特点见图025。图025 内凹的反射波特点可见在对管道焊缝作超声探伤时，在焊缝两侧作扫查是十分必要的。在油气管道的焊缝检测中，应尽量采用直射波扫查焊缝根部，采用一次波扫查

58、焊缝的中上部，尽量减少超声束的管壁表面反射次数，缩短声程，以提高探伤灵敏度与分辨力。22.3检测灵敏度应不低于评定线灵敏度。条文中的“检测灵敏度应不低于评定线灵敏度”这句话的含义是指经过表面耦合损失修正以及其他传输损失修正（如底面反射声能损失修正）后的灵敏度。当采用直射波、一次反射波或二次反射波对焊缝进行分段探测时，则应按该段范围内的评定线相应波高作为搜索灵敏度，即检测灵敏度。22.4扫查速度不大于150mm/s，相邻两次探头移动间隔至少有探头宽度10%的重叠。超声检测时，检测人员必须对仪器显示的回波信号作仔细的观察和分析，所以屏上的波形应清晰、明亮，这就要求脉冲回波在示波屏上闪现的次数足够多

59、。一般超声波仪器的脉冲重覆频率是一定的。例如，汕头产的CTS22型超声波探伤仪的脉冲重覆频率为125Hz500Hz。为此，在检测时，探头移动的扫查速度不能太快。本标准规定为扫查速度不大于150/s。条文中规定“相邻两次探头移动间隔至少有探头宽度10%的重叠”，其目的是为了对扫查区域作充分扫查，不漏检。22.5 为探测纵向缺欠，探头应垂直焊缝中心线做矩形扫查或锯齿形扫查，探头前后移动范围应保证能扫查全部焊缝截面及热影响区。本条叙述中实质上暗含在对焊缝作初探时如何扫查及确认缺欠？现对其作如下解释：对于波高低于评定线的反射波信号，本标准认为可以不予考虑。这是因为这些小信号往往是由小气孔、小夹渣等非危

60、害性小缺欠，或是较浅的内凹之类的表面缺欠等反射产生的。对于坡口未熔合、裂纹类平面状缺欠，当声束与缺欠平面大致平行时，回波信号可能很小，也不超过评定线，但是当声束从另一个方向入射，与缺欠平面大致垂直时，回波信号就会很高。对于这种缺欠信号就应予认真注意分析、评定。另外，当回波信号判定为是由根部未焊透产生时，虽然信号较小，高度低于评定线，仍测定缺欠指示长度予以评定。下列方法可以作为判定回波信号是否为缺欠波的参考：（1）按超声束中线考虑如回波信号出现在示波屏一次标记点前，则为缺欠信号；如回波为一次或二次反射波，且判定前一次波未进入焊缝，则该信号可能为缺欠信号；如判定前一次波已进入焊缝，则该回波可能为焊