(高清版)GBT 23902-2021 无损检测 超声检测 超声衍射声时技术检测和评价方法

代替GB/T23902—2009无损检测超声检测超声衍射声时技术检测和评价方法国家标准化管理委员会国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会GB/T23902—2021/ISO1 I 2规范性引用文件 2 3 5 5 7 99复杂几何形状的检测和定量 附录A(资料性)参考试块 附录NB(资料性)本文件与GB/T23902—2009相比删除的内容 附录NC(资料性)本文件与GB/T23902—2009相比修改的内容 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定本文件代替GB/T23902—2009《无损检测超声检测超声衍射声时技术检测和评价方法》,与b)删除了部分内容(见附录NB);c)更改了部分参数要求(见附录NC)。本文件使用翻译法等同采用ISO16828:2012《无损检测超声检测超声衍射声时技术检测和评——GB/T9445—2015无损检测人员资格鉴定与认证(ISO9712:2012,IDT);—GB/T39240—2020无损检测超声检测总则(ISO16810:2012,MOD);——GB/T39242—2020无损检测超声检测灵敏度和范围设定(ISO16811:2012,MOD)。-—增加了资料性附录NB,本文件与GB/T——增加了资料性附录NC,本文件与GB/T1本文件规定了超声衍射声时技术(TOFD)方法的一般原则。本文件适用于低合金和碳素钢构件中本文件一般情况下适用于ISO16810所包含的材下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不ISO9712无损检测人员资格鉴定与认证(Non-destructivetesting—Qualificationandcertifi-cationofNDTpersonnel)ISO16810无损检测ISO16811无损检测超声检测总则(Non-destructivetesting—Ultrasonictesting—General超声检测灵敏度和范围设定(Non-destructivetesting—Ultrasonictesting—SensitivityandEN12668-1无损检测超声检测设备的性能与检验第1部分：仪器(Non-destructivetesting-CharacterizationandverificationofultrasonicexaminationequipEN12668-2无损检测超声检测设备的性能与检验第2部分：探头(Non-destructivetesting—CharacterizationandverificationofultrasonicexaminaEN12668-3无损检测超声检测设备的性能与检验第3部分：组合设备(Non-destructivetesting—Characterizationandverificationofultrasonicexaminationequipment—Part2GB/T23902—2021/ISO16828:20A扫描A-scanB扫描B-scan垂直于超声波束方向扫查(见图4)。TOFD:超声衍射声时(time-of-flightdiffraction)x平行于表面和预定义参考线的坐标。这条参考线宜与焊缝相一致。坐标轴的起点可定义为与检查工件相一致(见图1);z垂直于表面的坐标(见图1);3TOFD技术依赖于超声波与不连续端点的相互作用。这种相互作用导致产生一个覆盖大角度4 图2TOFD的基本组成一个声脉冲发射后，第一个到达接收探头的信号通常是侧向波，这个侧向波刚好从测试试件近表面传播。当不存在不连续时，第二个到达接收探头的信号是底面回波。这两个信号通常被作为参考，如果波型转换忽略不计，由材料中的不连续所产生的任何信号宜到达在侧向波与底面回波之间，因为侧向波和底面回波分别对应发射探头与接收探头之间最短和最长的路径。同理，不连续上端所产生的信号较不连续下端所产生的信号先到达接收探头。典型示意(A扫描)如图3所示。不连续高度可从两个衍射信号的传播时间差中推算出来(见8.1.5)。注意侧向波和底面回波以及不连续上下端回波之间的相位反转。不连续可能接近试件的上下表面或分布于整个试件的厚度内，通过在两个表面进行扫查将提高整体精确性，尤其对于近表面的不连续。 底面回波。图3内部不连续的A扫描示意图5GB/T23902—2021/ISO16828:20由于TOFD技术中使用的信号幅度相对偏低，所以这种方法一般适用于对超声波衰减和散射影响相对较小的材料。通常，适用于非合金和低合金碳钢制件和焊缝，也可用于细晶奥氏体钢从事TOFD检测的人员应至少符合ISO9712或等效文件的相关规定，此外还应增加有关用——接收器-6dB带宽应达所使用探头标称频率的0.5倍～2倍，除非特殊材料和产品等级要求——应以至少探头标称频率6倍的采样率对未检波信号进行数字化。扫描长度至少1次A扫描。数据获取和扫查装置运动应同步。数字化的A扫描线宜以与幅度相对应的灰度或单色阶显示，邻近相连就形成一个B扫描。图4和图5分别为非平行和平行扫查的典型B型显示。灰度或单色的色级宜至少64级。学储存媒介中。为输出报告，设备应对A扫6率范围内宜具有平坦的频率响应，应放置在靠近接收探头的位置。对不连续进行基本和高级分析所需的附加要求见第8章的相关规定。图4非平行扫查(左图是探头移动的典型方向，右图是相应的B扫描显示)图5平行扫查(左图是探头移动的典型方向，右图是相应的B扫描显示)7中心频率晶片大小8中心频率晶片大小9用TOFD检测出的不连续应至少给出如下特征：——与底面回波有相同相位的信号应认为是由不连续的上端或由不可测量高度的不连续所产行多次TOFD扫查(见8.2.1)或使用其他技术。通常，如果假设不连续位于两个探头中间的x、z平面和穿过两个探头中心线的y、z平面的交点如果要求更加精确地评定不连续的位置和(或)方向，应进行多次TOFD扫查[非平行和(或)平8.1.4不连续长度的评定评定一个不连续的长度，应通过移动探头进行一次非平行扫查直接获得。和所有超声波技术一样，由于超声声束宽度有限，记录可能被延长，导致保守评定不连续长度。不连续表征长度小于探头晶片大小1.5倍的指示，会因为太小而无法用常规TOFD程序来定量其长度，但可通过附加算法来确定其不连续长度(见8.2.3)。8.1.5不连续深度和高度的评定假设超声波能量在探头的入射点进入和离开试件，不连续位于两个探头的中间位置上(见8.1.3),不连续深度就可通过式(1)得出：d=[1/4(ct)²—S²]1/2 (1)t——从发射到接收的传播时间；S———两探头入射点间距离的一半。在计算深度前，应减去超声信号在超声探头内的传播时间。否则，将导致计算出的深度出现严重为了避免由于探头延迟的评定而引起的误差，如有可能，应由侧向波与衍射波传播时间差△t来计算深度d,见式(2):8.1.5.1上表面开口不连续上表面开口不连续的高度是由上表面和下端衍射信号深度的距离决定的。8.1.5.2下表面开口不连续下表面开口不连续的高度是由上端衍射的深度和下表面间的距离决定的。内部不连续的高度是由上端衍射和下端衍射的深度差来决定的。8.2不连续的详细分析8.2.1概述经过基本的TOFD扫查检测后的不连续可进行详细的不连续分析。另外，可考虑使用其他无损检测技术，以达到一个更加详细的特征描述。详细分析不连续的动机可能如下：——更加精确评定不连续长度、深度和高度；——评定不连续方向；——详细评定不连续类型。详细的不连续分析包括采用不同的探头角度、频率和(或)探头间隔来进行附加扫查。平行扫查也应优化设备设置参数(见第6章和第7章)。低信噪比为代价。应优化设备设置参数(见第6章和第7章)。件声穿透体积为代价。应优化设备设置参数(见第6章和第7章)。非平行扫查。应优化设备设置参数(见第6章和第7章)。对于某个端点衍射信号(轨迹曲线),相同传播时间的面是一个椭圆面。如果只考虑穿过两个探头ct=[d²+(S-y)²]1/²+[d²+(S+y)²]1/2……由上式可知，衍射体距探头间中心平面的不同偏移(也就是不同的y值),将导致端点衍射的传播不连续端点的侧向位置(y方向)可直接由平行扫查中最小表观深度位置确定。需要在不同的x一旦不连续的两个端点的位置和深度已知，则不连续方向就可由穿过两个不连续端点的轴线来GB/T23902—2021/ISO16828:20对于4类和5类产品，将使用特殊的数据处理技术和提供特殊的实施条件。为了确定不连续检测性能，这些情况下强烈建议使用含有自然不连续或人工不连续的典型测试TOFD技术的局限性既适用于基本的TOFD检测，也适用于TOFD定量。本章规定了正常情况如8.1.3所述，不连续指示的侧向位置通常被假设为两个探头的中间。事实上不连续指示将位于od=(c²t²—4S²)¹/²(oy²/c²t²)/2[(0.25—δy²/c²t²)]1/2………………(4)原则上，声束的下边缘决定侧向位置误差(ồy)。如果波束下边缘无可靠的数据可用，应使用式中：δd——深度d的误差。使用较窄脉冲和(或)较高频率可降低定时误差。由于声速误差(δc)造成的不连续指示深度的精度限制，如式(6)所示：δd=δc[d²+S²—S(d²+S²)1/2]/cd (6)该误差随着探头间距的减小而减小。已知壁厚的情况下，可通过测量底面回波的延迟时间来单独10.2.5探头间距误差两个入射点间距离一半的误差(δS)会造成深度测量的误差，深度误差可通过式(7)计算：δd=δS[(d²+S²)1/²—S]/d (7)宜注意探头间距误差是由探头间距离测量误差和入射点校准误差引起的。当探头间距小于试件厚度的2倍，入射点不再被认为是一个固定的点，而是深度的函数。在此情况下，如果需要精确定量，应借助于典型试件进行深度测量校准。空间分辨力(R)是深度的函数，并且可通过式(8)计算：R=[c²(ta+tp)²/4—S²]1/²—d (8)式中：tp——最大幅度值的10%对应的声脉冲长度(时间);分辨力随着深度的增加而增加，并且能通过改变探头间距或声脉冲长度而得到提高。10.3盲区由于侧向波的存在，在表面附近造成一个盲区(Dds)。在盲区中，侧向波和不连续指示之间的互相干扰造成指示模糊。盲区深度通过式(9)表达：Dds=[c²t?/4+Sctp]1/2由于底面回波的存在，在底面附近造成一个盲区(Ddw),底面盲区的深度可通过式(10)表达：Daw=[c²(tw+tp)²/4—S²]1/2—W……………式中：tw——底面回波的传播时间；通过改变探头间距或使用窄脉冲探头能够减小这两个盲区。11无数据记录的TOFD检测在手动TOFD中，如果直接通过A扫描进行解释，应使用未检波的信号。这种形式TOFD技术宜只用于简单几何形状的产品等级中，并且设备设置应符合7.2、7.3和7.4的相关规定。通常，无数据记录的TOFD检测不能像有数据记录那样进行详细研究。更难以检测相位变化、传GB/T23902—2021/ISO16828:20TOFD检测报告应符合ISO16810(如适用)的要求。——所绘制图像(硬拷贝)至少包含检测到的不连续指示所在的区域。设备设置(资料性)b)壁厚应等于或大于被检工件的标称壁厚；参考衍射体宜在被检工件标称厚度的大约10%、25%、50%、75%和90%处。OOaO(资料性)12A扫描A-scan3B扫描B-scan4567△x不连续长度；δy侧向位置误差；△z不连续高度；d不连续顶端距表面的深度；δd深度误差；Dd表面盲区；Daw底面盲区；δc声速误差；R空间分辨力；t从发射到接收的传播时间；△t侧向波与第二个超声信号间的传播时间差；δt传播时间误差；ta在深度d的传播时间；tp最大幅值的10%对应的声脉冲长度(时间);tw底面回波的传播时间；S两探头入射点间距离的一半；δS探头间距一半的误差；GB/T23902—2021/IS(资料性)表NB.1给出了本文件与GB/T23902—2009相比删除的内容。表NB.1本文件与GB/T239