《民用飞机结构在役无损检测对比试块 第2部分 超声检测试块》征求意见稿

ICSXX.XXX.XX

XXX

团体标准

T/CSTMXXXXX-201X

民用飞机结构在役无损检测对比试块

第2部分超声检测试块

CivilianAircraftStructuresReferenceBlocksforIn-situNon-destructive

Testing

Part3:ReferenceBlocksforUltrasonictesting

201X-XX-XX发布201X-XX-XX实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTMXXXXX—20XX

民用飞机结构在役无损检测对比试块

第2部分超声检测试块

1范围

本标准规定了民用飞机结构在役超声检测对比试块的设计、测试及质量控制要求。

本标准适用于民用飞机金属材料结构的裂纹、腐蚀和复合材料结构的分层、脱粘、冲击及蜂窝芯积

液等损伤的检测。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T23905无损检测超声检测用试块

GB/T12604.1无损检测术语超声检测

GB/T20737无损检测通用术语和定义

GB/T36439无损检测航空无损检测人员资格鉴定与认证

GJB1038.1A纤维增强复合材料无损检测方法第1部分：超声波检验

GJB1580A变形金属超声检验方法

GJB5304军用复合材料术语

GJB2895碳纤维复合材料层合板和层合件通用规范

GJB5106碳纤维复合材料/芳纶纸蜂窝夹层板和夹层件通用规范

JJF1487超声波探伤试块校准规范

HB7825复合材料制件无损检测对比试块制作与要求

HB5342复合材料航空制件工艺质量控制

HB7224复合材料构件通用技术条件

MH/T3001航空器无损检测人员资格鉴定与认证

3术语与定义

GB/T12604.1、GB/T20737、GJB5304和HB7825界定的术语与定义适用于本文件。

3.1在役无损检测

在较少的拆卸和不分解被检测零部件的情况下实施的无损检测。

3.2对比试块

采用与被检测制件相同或相近材料制作的，具有相同的表面状态、结构特征并对所采用检测方法具

有一致的响应特性，用于检测灵敏度调整和比较、评价制件质量。

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3.3裂纹

由于材料应力过高，或长时间受交变载荷作用，而引起材料局部分离或裂开。

3.4腐蚀

金属材料由于介质的化学作用和电化学作用等因素而产生的破坏。

3.5分层

复合材料结构件中层与层之间的分离。

3.6脱粘

层板与层板或者层板与芯体粘接结构的粘合层的分离。

3.7冲击损伤

由外来物撞击引起的结构上的异常。

3.8蜂窝积液

蜂窝芯格内有液体（水或油）浸入，并在蜂窝芯内积聚成一定高度的液体柱。

4对比试块的设计要求

4.1材料

用于制作对比试块的材料一般应与被检测制件的材料化学成分相同或相近，且两者的声学特性（声

速、声衰减等）应相同或相近。

用于制作人工缺陷的材料应选用能够最大程度模拟相关损伤的性质或特征的材料。

当使用与制件的材料不同但对于所实施的无损检测方法具有相同或相近响应性能的材料制作对比

试块时，应获得制件委托检验方的同意；若材料的个别性能无相应标准或规范时，应征得委托方的认可。

4.2工艺

制作对比试块所采用的工艺应与被检测材料或制件的生产工艺相同（制作或产生人工缺陷有特殊要

求时除外）。

4.3外观

对比试块表面状态、结构特征应与被检测制件相同或相近，曲率半径大于125mm的制件，其对比试

块可做成平面。

4.4人工缺陷

人工缺陷形式应最大程度模拟相关损伤自然性质或特征；人工缺陷的尺寸和位置用于测试超声检测

能力；

4.4.1人工缺陷形式

4.4.1.1裂纹

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金属结构裂纹可以采用刻槽模拟，根据刻槽的不同长、宽、深及走向模拟不同裂纹，参考附录A。

4.4.1.2腐蚀

金属结构腐蚀可以采用平底孔模拟，根据平底孔的面积和深度不同模拟不同程度的腐蚀，也可以采

用测厚阶梯试块，参考附录A，

4.4.1.3分层

复合材料层压板结构的分层损伤可以采用多层同样厚度（单层厚度不大于0.05毫米）、大小且圆周

（或四周）闭合、中间带有空气隙的聚四氟乙烯薄膜模拟。对于结构边缘部位的分层可以采用在结构中

预埋入表面涂脱模剂的金属箔片（如厚度为20μm~25μm的不锈钢片或黄铜片），固化后将金属箔片

抽出，最终形成的空气隙来模拟。此外，对于层板铺层数不多时，可以采用不同铺层数的厚度模拟不同

铺层处的分层损伤；对于一定厚度的层板结构，也可以采用在探测面的背面加工平底孔的方式模拟分层，

参考附录B.1。

4.4.1.4脱粘

复合材料板-板胶接和夹层结构的脱粘损伤可以采用多层同样厚度（单层厚度不大于0.05毫米）、

大小且圆周（或四周）闭合、中间带有空气隙的聚四氟乙烯薄膜模拟；可以在探测面的背面加工平底孔

的方式模拟；也可以直接不加胶膜，但要防止周围的胶溢进无胶膜区；对于夹层结构的脱粘损伤也可以

采用切除一定高度（推荐2mm～5mm）夹芯的方法模拟，此外，夹层结构边缘部位的脱粘也可以采用

厚度小于1mm的锋利小刀或其他类似工具在靠近蒙皮的芯子处切割出具有一定深度并符合设计规定尺

寸的缺口模拟，参考附录B图B.4和图B.7。

4.4.1.5冲击损伤

复合材料结构的冲击损伤可以通过冲击试验引入损伤来模拟；对于层压板的冲击损伤，也可以采用

不同铺层数的厚度模拟不同铺层处的冲击分层损伤，参考附录B图B.2；对于夹层结构冲击损伤也可以

分别进行分层、脱粘和芯子损伤的模拟。分层和脱粘的形式参考4.4.1.3和4.4.1.4，蜂窝结构的芯子损

伤可以采用对蜂窝芯单独进行冲击试验来模拟芯子冲击褶皱，参考附录B图B.8。

4.4.1.6蜂窝积液

采用在对比试块的蜂窝芯格中注入液体的方式模拟真实损伤。通常蜂窝芯一侧与层板粘接，另一侧

暴露在空气中，参考附录B图B.9。

4.4.2人工缺陷尺寸

人工缺陷尺寸应至少包含要求检出的特定深度下的最小损伤尺寸。

4.4.3人工缺陷分布位置

金属结构对比试块中模拟裂纹和腐蚀的人工缺陷的分布位置应从结构损伤容限分析报告、结构试验

损伤报告或结构使用损伤报告中得到。

复合材料结构对比试块中模拟各类损伤的人工缺陷分布位置包括平面位置和深度位置。

平面位置主要是指缺陷间距和缺陷距试块边缘的距离，缺陷间距要保证超声检测系统可以分辨相邻

的缺陷。缺陷距试块边缘的距离要考虑探头扫查空间和侧壁对缺陷检测的干扰（模拟边缘缺陷除外）。

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深度位置根据结构不同，有以下不同形式。

4.4.3.1层压板类结构

平（曲）面层板结构对比试块中模拟分层损伤的人工缺陷通常放置在下列深度处：

a）从下（内圆）表面算起，第二和第三层之间；

b）从上（外圆）表面算起，第二和第三层之间；

c）中间厚度处。

具体位置示意参考附录B图B.1，B.3。

层板铺层数不多的情况下，也可以参考附录B图B.2设计。

平面层板结构模拟冲击损伤的人工缺陷应考虑分布在对比试块每一层，具体位置参考附录B图B.2。

4.4.3.2板-板胶接类结构

板-板胶接结构对比试块中模拟分层损伤的人工缺陷深度方向放置位置参照4.4.3.1中规定。

模拟脱粘损伤的人工缺陷应放置在板与板之间，通常根据胶膜的厚度和检测系统深度分辨力，判断

是否需要区分胶膜上和胶膜下，具体位置示意参考附录B图B.4。

模拟冲击损伤的人工缺陷应包括分层和脱粘。

4.4.3.3夹层类结构

夹层结构对比试块中模拟面板分层损伤的人工缺陷深度方向放置位置参照4.4.3.1中规定。

模拟脱粘损伤的人工缺陷应放置在面板和胶膜或胶膜与芯子之间，具体位置示意参考附录B图B.7。

模拟冲击损伤的人工缺陷包括分层、脱粘和芯子损伤，具体位置示意参考附录B图B.8。

模拟蜂窝积液损伤的深度位置由注入液体的高度决定。

5测试

5.1测试设备

用于对比试块质量检验的工具或仪器设备，应经检定或校准合格，并在有效期内使用。

5.2测试人员

从事对比试块质量检测和评价的技术人员应具备一定的相关材料及制作工艺方面的知识，并按照

GB/T36439或MH/T3001要求取得相关无损检测方法专业的II级及以上技术资格证书。

5.3测试方法

5.3.1外观质量

金属试块选用常规的物理、光学测量方法对试块的外形尺寸、表面粗糙度、平面度、平行度、垂直

度等进行测试，具体测量方法参考JJF1487。

复合试块外形加工尺寸和厚度选用长度计量仪器进行测定，翘曲使用检验样板检验或按膜胎和塞尺

进行测试。

用目视法或低倍放大镜，对试块的表面缺陷进行检测，对于金属试块，必要时借助涡流、渗透、磁

粉等表面无损检测手段进行检测。

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5.3.2内部质量

内部质量检测包括人工缺陷的检测和人工缺陷以外区域质量检测。

金属对比试块人工反射体（平底孔、横孔或切槽）几何尺寸、平面度和垂直度等可采用常规的物理、

光学测量方法及橡胶复型法进行测量，具体测量方法参考JJF1487，人工缺陷以外区域试块的质量应采

用垂直入射超声纵波进行检测。

复合材料对比试块可采用超声C扫描检测进行评价，并用与在役检测相同的超声检测方法进行复

验。

5.4评价与验收

5.4.1外观质量要求

对比试块外观尺寸和表面质量要求应符合设计图样或技术条件的要求。若设计图样或技术条件中没

有规定：

金属对比试块的外形尺寸的允许公差为±0.05mm。表面粗糙度不应大于被检对象的表面粗糙度，

表面不应有影响使用的磕碰、划伤、裂纹和腐蚀等缺陷，否则应作为不合格对比试块。

复合材料对比试块外形尺寸、翘曲和表面质量应符合GJB2895、GJB5106和HB7224的规定，否则

应作为不合格对比试块。

5.4.2内部质量要求

对比试块中除人工缺陷之外部位的质量应符合设计图样或技术条件的要求。若设计图样或技术条件

中没有规定：

金属对比试块在检测要求规定的频率下，不应有任何高于噪声信号幅值的超声回波信号，且任何部

位由材料引起的底反射幅值变化均不大于3dB。

复合材料对比试块应满足HB7224里规定的关于制件的最高质量等级要求，且不能存在影响正常使

用的自然缺陷，否则应作为不合格对比试块。

人工缺陷的质量应符合设计图样或技术条件的要求。若设计图样或技术条件中没有规定：

金属对比试块内部人工缺陷应满足GB23905里规定。

复合材料对比试块内部人工缺陷的质量，应同时满足以下要求：

a）人工缺陷的实测面积尺寸与理论设计面积尺寸偏差不大于25%。

b）采用超声检测时，所有人工缺陷区与完好区对超声信号响应的差值绝对值的最小值应大于等于

12dB。

6对比试块标识

应采用对对比试块表面无污染、并能够长期保留的记录介质在对比试块表面进行标识。

应优先采用利于在检测图像或影像上形成记录的标识介质，但不应对人工缺陷的记录造成不利影

响。

对于不适合采用在对比试块上直接标识的方式时，应采用其他简单、有效的标识方法，如用粘贴标

签或挂标牌的方式加以标识。

对比试块的标识内容应便于区分和识别，并尽可能采用一致的编号原则，且编号规则涵盖的信息应

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尽可能全面。

7对比试块管理

对比试块在使用和搬运过程中应注意保护，防止磕碰。

对试块进行清洁时应用柔软的布。必要时可采用超声波清洗

对比试块应储藏在稳定、安全的环境下，远离腐蚀、潮湿，电磁场，并有防止外来物意外砸伤的保

护措施。

对比试块包装应能有效防止不合理的搬运行为造成的损伤。

金属对比试块还应进行防锈处理。

8对比试块定期核查

对比试块应定期进行核查，定期核查方法的选择参照5.3中有关要求进行，定期核查周期一般为一

年，也可根据对比试块材质（或结构）的稳定性、对比试块的使用频率和保存环境等因素合理地缩短或

延长核查周期。

当核查发现对比试块的响应与初次测试与评价或上次核查的结果之间出现差异时，应予以记录，并

进行有效的差异评价，给出是否可继续使用的结论和修正使用的结果。

对于被确认为不能继续使用的对比试块，应采取有效的标识、隔离或其他处理方式避免错误使用。

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附录A

（资料性附录）

民用飞机金属结构在役超声检测对比试块设计参考图

A.1接头结构

不对称接头结构孔边角裂纹对比试块设计参考图A.1，对称接头孔边角裂纹的超声对比试块设计参

考图A.2。

注：①：结构设计要求检测的最小角裂纹尺寸（长×宽×深/mm）。

②：角裂纹位置（角度）。

图A.1非对称接头孔边角裂纹对比试块设计参考图

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注：a：结构设计要求检测的最小角裂纹尺寸（长×宽×深/mm）。

b：角裂纹位置（角度）。

图A.2对称接头孔边角裂纹对比试块设计参考图

A.2螺栓结构

模拟螺栓不同位置处的裂纹设计参考图A.3。

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注：①：结构设计要求检测的最小裂纹尺寸（宽×深）。

图A.3螺栓不同位置裂纹对比试块参考图

A.3板材多孔结构

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注：a0：无裂纹；

a1,a2,a3,a4,a5,a6中包括结构设计要求检测的最小裂纹尺寸（长×宽×深/mm）。

图A.4板材多孔结构裂纹对比试块参考图

A.4多层搭接结构

注：1：无铆钉、无裂纹；

2，3，4，5：包括结构设计要求检测的最小裂纹尺寸（长/宽/深/角度/mm）；

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6：有铆钉、无裂纹；

图A.5多层搭接结构裂纹对比试块参考图

A.5腐蚀对比试块

注：人工缺陷①：模拟腐蚀；形式：背面钻铣平底孔；位置：要求检测的最小深度。

人工缺陷②：模拟腐蚀；形式：背面钻铣平底孔；位置：要求检测的最大深度。

图A.6腐蚀对比试块参考图

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附录B

（资料性附录）

飞机复材结构在役超声检测对比试块设计参考图

B.1层合板结构

模拟层合板结构分层损伤的人工缺陷的形式和分布位置参照图B.1。模拟层合板结构冲击损伤和分

层损伤的对比试块参考图B.2。模拟R区结构分层损伤的人工缺陷的形式和分布位置参照图B.3。

注：人工缺陷①：模拟边缘分层；形式：预埋不锈钢片，固化后抽出，边缘加以密封；位置：从上表面算起，位于

第二层与第三层之间。

人工缺陷②：模拟边缘分层；形式：预埋不锈钢片，固化后抽出，边缘加以密封；位置：位于两中心层之间。

人工缺陷③：模拟边缘分层；形式：预埋不锈钢片，固化后抽出，边缘加以密封；位置：从下表面算起，位于第二

层与第三层之间。

人工缺陷④：模拟分层；形式：背面钻铣平底孔；位置：尽可能接近上表面。

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人工缺陷⑤：模拟分层；形式：背面钻铣平底孔；位置：位于两中心层之间。

人工缺陷⑥：模拟分层；形式：背面钻铣平底孔；位置：尽可能接近下表面。

人工缺陷⑦：模拟分层；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：从上表面算起，位于第二层与第三层之间。

人工缺陷⑧：模拟分层；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：位于两中心层之间。

人工缺陷⑨：模拟分层；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：从下表面算起，位于第二层与第三层之间。

图B.1层合板结构模拟分层损伤的人工缺陷设计参考图

注：t的尺寸要满足能放下检测探头并进行移动检测。

图B.2层合板结构模拟冲击损伤/分层损伤的人工缺陷设计参考图

注：人工缺陷①：模拟R区分层；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：从内R表面算起，位于第二层与第三层之间。

人工缺陷②：模拟R区分层；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：位于R区两中心层之间。

人工缺陷③：模拟R区分层；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：从外R表面算起，位于第二层与第三层之间。

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图B.3R区结构模拟R区分层损伤的人工缺陷设计参考图

B.2板-板胶接结构对比试块

板-板胶接结构分层及脱粘损伤的人工缺陷的形式和分布位置参照图B.4。T型加筋结构对比试块参

照图B.5，帽型加筋结构对比试块参照图B.6。

注：人工缺陷①：模拟分层；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：参考图B.1。

当面板为复合材料时，且厚度与另一面板不一样时，存在人工缺陷②：模拟分层；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：

参考图B.1。

人工缺陷③：模拟脱粘；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：位于胶膜上表面。

人工缺陷④：模拟脱粘；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：位于胶膜下表面。

人工缺陷⑤：模拟脱粘；形式：不加胶膜；位置：板板之间。防止周围胶溢进，可以考虑加入与胶膜厚度相近的聚

四氟乙烯膜。

人工缺陷⑥：模拟脱粘；形式：转铣平底孔；位置：保留胶膜。

人工缺陷⑦：模拟脱粘；形式：转铣平底孔；位置：不保留胶膜。

形式③④和形式⑤⑥任选一种模拟脱粘损伤。

根据胶膜厚度和检测系统深度分辨力，确定是否需要区分③和④（⑥和⑦）。

图B.4板-板胶接结构对比试块设计参考图

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注：人工缺陷①②③：模拟分层；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：参考图B.1。

人工缺陷④：模拟脱粘；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：位于胶膜上或胶膜下。

人工缺陷⑤：模拟R区分层；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：参考图B.3。

图B.5T型加筋结构对比试块设计参考图

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注：人工缺陷①②⑤：模拟分层；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：参考图B.1。只用设计一处⑤，若⑤处面板的

厚度与②处的面板厚度相近，也可以只设计②，

人工缺陷③：模拟脱粘；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：位于胶膜上或胶膜下。

人工缺陷④⑥：模拟R分层；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：参考图B.3。

图B.6帽型加筋结构对比试块设计参考图

B.3夹层结构对比试块

模拟夹层结构面板分层及芯子脱粘损伤的人工缺陷的形式和分布位置参照图B.7。模拟非金属蜂窝

结构冲击损伤的对比试块参考图B.8。模拟蜂窝夹层结构蜂窝积液损伤的对比试块参考图B.9。

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注：人工缺陷①：模拟脱粘；形式：用厚度小于1mm的锋利小刀或其他类似工具切出一定深度（2mm左右）的切

口；位置：蒙皮与夹芯之间。

②：当面板为复合材料时，存在此人工缺陷：模拟分层；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：参考图B.1。

人工缺陷③：模拟脱粘；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：位于胶膜上表面。

人工缺陷④：模拟脱粘；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：位于胶膜下表面。

人工缺陷⑤：模拟脱粘；形式：不加胶膜；位置：蒙皮和芯子之间。防止周围胶溢进，可以考虑加入与胶膜厚度相

近的聚四氟乙烯膜。

人工缺陷⑥：模拟脱粘；形式：夹芯切/铣除2-5mm高度，并去除相应位置的胶膜；位置：蒙皮与夹芯之间。

人工缺陷⑦：模拟脱粘；形式：转铣平底孔，保留胶膜；位置：胶膜和夹芯处。

形式①、形式③④、形式⑤、形式⑥和形式⑦任选一种模拟脱粘损伤。

⑧：芯子材料可以是金属蜂窝、NOMEX纸蜂窝和泡沫夹芯，试块四周用密封胶填充。

图B.7夹层结构对比试块设计参考图

注：人工缺陷①：模拟分层；形式和位置参考图B.1。

人工缺陷②：模拟脱粘；形式和位置参考图B.7。

人工缺陷③：模拟芯子损伤；形式：蜂窝芯冲击褶皱。

④：密封胶填充。

图B.8非金属蜂窝结构冲击损伤对比试块设计参考图

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注：t1为检测区域蜂窝结构蒙皮厚度最大值，t2为检测区域蜂窝结构蒙皮厚度最小值，h为检测区域蜂窝芯厚度。

①：蜂窝一侧不加面板和胶膜。

图B.9蜂窝积液损伤对比试块设计参考图

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前言

本标准的附录A、B为资料性附录。

本标准由中国飞机强度研究所提出。

本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准起草单位：中国飞机强度研究所。

本标准主要起草人：王丹、宁宁、卢超、詹绍正、黄华斌、杨鹏飞、王竹林、曲亚林、何潇……

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民用飞机结构在役无损检测对比试块

第2部分超声检测试块

1范围

本标准规定了民用飞机结构在役超声检测对比试块的设计、测试及质量控制要求。

本标准适用于民用飞机金属材料结构的裂纹、腐蚀和复合材料结构的分层、脱粘、冲击及蜂窝芯积

液等损伤的检测。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T23905无损检测超声检测用试块

GB/T12604.1无损检测术语超声检测

GB/T20737无损检测通用术语和定义

GB/T36439无损检测航空无损检测人员资格鉴定与认证

GJB1038.1A纤维增强复合材料无损检测方法第1部分：超声波检验

GJB1580A变形金属超声检验方法

GJB5304军用复合材料术语

GJB2895碳纤维复合材料层合板和层合件通用规范

GJB5106碳纤维复合材料/芳纶纸蜂窝夹层板和夹层件通用规范

JJF1487超声波探伤试块校准规范

HB7825复合材料制件无损检测对比试块制作与要求

HB5342复合材料航空制件工艺质量控制

HB7224复合材料构件通用技术条件

MH/T3001航空器无损检测人员资格鉴定与认证

3术语与定义

GB/T12604.1、GB/T20737、GJB5304和HB7825界定的术语与定义适用于本文件。

3.1在役无损检测

在较少的拆卸和不分解被检测零部件的情况下实施的无损检测。

3.2对比试块

采用与被检测制件相同或相近材料制作的，具有相同的表面状态、结构特征并对所采用检测方法具

有一致的响应特性，用于检测灵敏度调整和比较、评价制件质量。

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3.3裂纹

由于材料应力过高，或长时间受交变载荷作用，而引起材料局部分离或裂开。

3.4腐蚀

金属材料由于介质的化学作用和电化学作用等因素而产生的破坏。

3.5分层

复合材料结构件中层与层之间的分离。

3.6脱粘

层板与层板或者层板与芯体粘接结构的粘合层的分离。

3.7冲击损伤

由外来物撞击引起的结构上的异常。

3.8蜂窝积液

蜂窝芯格内有液体（水或油）浸入，并在蜂窝芯内积聚成一定高度的液体柱。

4对比试块的设计要求

4.1材料

用于制作对比试块的材料一般应与被检测制件的材料化学成分相同或相近，且两者的声学特性（声

速、声衰减等）应相同或相近。

用于制作人工缺陷的材料应选用能够最大程度模拟相关损伤的性质或特征的材料。

当使用与制件的材料不同但对于所