《无损检测 超声检测 井口和采油树产品堆焊层超声波检测方法-CSTM标准征求意见稿》

ICSXX.XXX.XX

XXX

中国材料与试验团体标准

T/CSTMXXXXX-202X

无损检测超声检测

井口和采油树产品堆焊层超声波检测方法

Non-destructivetesting–Ultrasonictesting

–UltrasonicTestingMethodforWeldOverlayof

WellheadandTreeProducts

征求意见稿

202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTMXXXXX—2020

I

T/CSTMXXXXX—2020

无损检测超声检测

井口和采油树产品堆焊层超声波检测方法

1范围

本标准规定了井口和采油树产品堆焊层超声波检测方法，适用于母材表面大面积耐腐蚀堆焊层超

声波探伤，包括熔敷层中堆焊缺陷和熔敷层与母材熔合状况的检验。

本标准适用于内径大于50mm的孔产品的生产、加工、修复和安装，以及孔产品的手工或自动检测

及验收方法。

其他堆焊层的超声波探伤亦可参照执行。

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/T9445无损检测人员资格鉴定与认证

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/T11259超声检测用钢参考试块的制作和控制方法

JB/T10061A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件

JB/T10062超声探伤用探头性能测试方法

JJG746超声探伤仪检定规程

API6A井口和采油树设备规范

API17D水下生产系统的设计和操作—水下井口装置和

采油树设备

3术语和定义

GB/T12604.1和GB/T20737确立的术语和定义适用于本标准。

3.1可记录指示RecordableIndications

可记录指示为指示超过参考反射体水平的50%。

3.2可拒收指示RejectableIndications

可拒收指示为指示超过参考水平。

3.3多个指示SingleIndications

单个指示为任意方向相隔超过13mm的指示。

3.4多个指示MultipleIndications

多个指示为任意方向彼此13mm以内两个或更多可记录指示。

4人员要求

按照本规程进行超声波检验的人员，应按照采购方和供应商都能接受的别的国家标准编制的书面程序

进行资格评定和取得证书。

检验者应由取得有关部门认可的超声探伤技术资格等级证书的人员进行操作。检测人员资格应符合

GB/T9445标准及相关要求，并由具有技术资格等级Ⅱ级或Ⅱ级以上证书的人员进行监督及签发报

告。

5设备

2

T/CSTMXXXXX—2020

5.1仪器要求

5.1.1应使用脉冲反射式超声波探伤仪。电子设备在所用检测的频率范围应能够产生和处理电子信号，

并应配置步进增益控制旋钮，其单位为2dB或更小。

5.1.2对最小80%屏高（扫描线到屏顶高）仪器应满足±5%以内的垂直线性显示。所指5%线性是对屏

幕显示幅度的描述。

5.2液浸法

5.2.1仪器应具备足够电压、重复频率、波形的脉冲发生器，确保在所要扫查速度达到全体积覆盖。

5.2.2对自动化液浸检测应当采用音响警报或记录设备。

A.警报或记录设备应当可调节，以便在任何通常要求的指示幅度水平和材料深度触发。

B.为确保报警闸门跟踪检验区域，闸门应锁定来自检测工件的第一次交界面脉冲波，而非来自系统的

初始脉冲波。

5.2.3操作设备应当为探测管件、包括探测装置提供足够调节，并允许在两个互相垂直的竖直平面，提

供任意角度调节。操作设备必须为探测管件和探测装置之间提供必要的角度调节。

5.2.4扫查系统应当为探测装置提供准确的定位，以确保精确控制。水距应连续可调。

5.2.5容器或槽应当允许为探测装置、参考试块和被检零件或材料提供准确定位。基本液浸装置见图1

所示。

探测装置

耦合剂水槽

工件

托盘

图1基本液浸装置

6探头

6.1接触法

6.1.1探头应具备与被检材料兼容的尺寸和频率。探头分为单晶或双晶，应合理使用。探头频率为

2MHz-5MHz，并应确保误差±10%以内的频率使用。探测装置可采用骑马式接触楔块以协助超声波耦

合。

6.1.2应使用双晶直射束聚焦探头。探头晶片之间的夹角应达到有效焦点，确保在相应区域提供最大

灵敏度，总的有效范围不应超过13平方毫米。采用单晶探头或延迟线直探头，其要求相同。

6.1.3当探头用于内部曲面检验时，接触楔块应和被检材料相同的公称半径的仿形。双晶探头的隔声

片应垂直于被检曲率表面轴线。

6.2液浸法

6.2.1探测装置应当适应液浸方法。

6.2.2应采用平面或聚焦声透镜的纵波直探头。一般采用圆形或矩形探头检验，而圆形探头应确保声

束对称性分布。

6.2.3通常采用2MHz-5MHz的标称频率。

6.3探头要求

6.3.1双晶探头

6.3.1.1双晶探头(直、斜)两声束间的夹角应能满足有效声场覆盖全部检测区域，使探头对该区域具

有最大的灵敏度。两晶片间隔声效果应保证良好。

6.3.1.2双晶探头会聚区应位于堆焊层和基材的结合部位。探头标称频率为2MHz-5MHz。斜探头折射

角一般为70度左右，需要时也可以采用其他角度的探头，但不应小于60度。

6.3.2单晶直探头

探头的直径一般不应超过Ф30mm，标称频率为2MHz-5MHz。

6.3.3纵波斜探头

一般选择折射角为45度的探头，其标称频率为2MHz-5MHz。

3

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7表面制备

检测表面应无焊接飞溅、表面粗糙或可能影响检验的任何异物(例如油、脂、污物等)。当表面条件影

响检验时，表面必须制备以达到检验允许条件。

8耦合剂

校准所用耦合剂应和被检测材料所用耦合剂相同。

8.1接触法

8.1.1耦合剂应对被检材料无害，并应有足够湿润性使超声传输进入被检材料。具有良好湿润特性的

耦合剂包括20号或30号机油、甘油、化学纤维素、油脂、松油或水。

8.1.2镍基合金上所用耦合剂硫含量不应超过250ppm。

8.1.3奥氏体不锈钢或钛金属所用的耦合剂的卤化物含量不应超过250ppm(氯化物加氟化物)

8.2液浸法

水应洁净、无气泡。探头表面上聚积的残留悬浮颗粒物质和气泡应除去。

9校准试块

9.1一般要求

9.1.1校准试块应与检测零件具有相同的工艺或相同的焊接程序，堆焊材料应与生产件声学相似。试

块的堆焊厚度和表面制备条件应代表被检生产件。

9.1.2制作试块应与产品具有相同的材质和材料规范。

9.1.3校准试块应至少与被检材料有最低要求的热处理。

9.1.4当试块材料并非相同产品材料或者没有相同的热处理工艺时，可采用声学性差异传输修正方

法，且采用相同探头和楔块进行传输修正检测。

a)参考校准试块应与被检工件有对应的反射体(相同类型和尺寸)，或

b)参考校准试块应与被检工件应在相同方向上布置两个探头。

c)传输修正差异的检验灵敏度应要补偿。

9.2体积性检验方法。当堆焊材料要求体积性检验时，应采用图2的A型试块或图3的B型试块或图

4的C型试块所示的平底孔或侧钻孔的校准试块。金属堆焊包覆厚度应至少和被检件一样厚度。当从

基材金属表面进行检验时，基材厚度应至少是金属堆焊包覆厚度的两倍。

30C30

3.23.23.2

1.61.6

7

6

3

8

.

1

B

Y

UVXZ

A

图2A型金属堆焊包覆校准试块

备注：A—金属行程，公差±0.38mm；B—堆焊厚度，公差±0.1mm；C—试块长度或宽度，

公差±0.76mm。平底孔直径可采用FBH1.6mm、FBH3.2mm、FBH6.4mm及FBH9.6mm,公差为±0.1

mm。

4

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30C30

3.23.23.23.2

7

6

B

WXYZ

1

1

3

/

/

4

/

2

A

4

B

B

B

图3B型金属堆焊包覆校准试块

备注：A—金属行程，公差±0.38mm；B—堆焊厚度，公差±0.1mm；C—试块长度或宽度，公差±

0.76mm。平底孔直径可采用FBH1.6mm、FBH3.2mm、FBH6.4mm及FBH9.6mm,公差为±0.1mm。

30C30

1.6

7

6

B

WXYZ

1

3

1

/

/

/

4

4

2

A

B

B

B

图4C型金属堆焊包覆校准试块

备注：A—金属行程，公差±0.38mm；B—堆焊厚度，公差±0.1mm；C—试块长度或宽度，公差±

0.76mm。横孔直径可采用SDH1.6mm,公差为±0.1mm。

9.2.1当零件结构或几何尺寸从包覆表面扫查不可行时(例如小孔管道)，应从包覆表面钻平底孔直径

3.2mm和深度等于包覆厚度的一半，按照图2所示从基材金属表面扫查。金属堆焊包覆厚度应至少和

被检件一样厚。基材厚度应至少是金属堆焊包覆厚度的两倍。

9.3熔合线（或结合层）完整性检验。当检验堆焊材料熔合线完整性时，应采用图2的A型试块或图

3的B型试块所示加工平底孔3.2mm到焊缝/基材金属交界面上。可从基材金属或堆焊包覆表面钻平底

孔。当从基材金属表面检测时，基材金属厚度应在校准试块厚度的10%以内。当从堆焊包覆表面检验

时，校准试块上基材金属厚度至少应为堆焊包覆厚度的两倍。

9.4校准试块必须与被测零件制配中所用相同的工艺/程序焊接（包括厚度），并满足图5中的所有要

求。表面条件必须与被测零件相同。必须在校准试块上机加工一个平底孔，其直径会依焊缝层横截面

厚度和检验区的金属基材厚度作出规定。

30C30

3.23.23.23.23.2

75

6

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11

1

6

7

4

2

1

UVXYZ

A

图5D型金属堆焊包覆校准试块

备注：A—金属行程，公差±0.38mm；B—堆焊厚度，公差±0.1mm；C—试块长度或宽度，公差±

0.76mm。平底孔直径可采用FBH3.2mm,公差为±0.1mm。

9.5直径小于500mm时，必须使用弯曲试块，其直径等于被检表面。可使用直径大致相等的试块，这

种情况下，可使用具有特定直径的试块来测试为参考试块直径0.9至1.5倍之间的直径。

10校准及灵敏度

10.1一般仪器线性检查

10.1.1仪器校准应按照JJG746标准进行，水平线性和垂直线性应满足检测要求，校准间隔不应超过

一年。仪器自校应按照JB/T10061标准进行，自校间隔不应超过三个月。

10.1.2检测期间的校准试块应采用相同接触楔块。

10.1.3任何影响仪器线性的控制项（例如滤波器、抑制或削波）应进行校准、校准校核、仪表线性

校核和检验。

10.2当检验堆焊材料熔合线完整性时，应在基材或焊材校准试块表面上放置探头，设置增益响应为全

屏80%高，并取得来自校准反射体图2的Z平底孔或图3的W平底孔的底部最大反射波。单晶直探头

或双晶直探头，由此作为灵敏度基准。

10.3当堆焊材料做体积性检验时，仪器设置应涵盖预期堆焊厚度。按图2所示A型校准试块调节。

10.3.1探头应放置在基材校准试块表面上，并取得来自最大反射体、确保最高幅度。

10.3.2采用来自校准反射体X、Y和Z平底孔，设置X平底孔增益响应为全屏80%高，单晶直探头或

双晶直探头，由此DAC作为灵敏度基准。

10.4当堆焊材料做体积性检验时，仪器设置应涵盖预期堆焊厚度。按图3所示B型校准试块调节。

10.4.1探头应放置在焊材校准试块表面上，并取得来自最大反射体、确保最高幅度。

10.4.2采用来自校准反射体W、X、Y和Z平底孔，设置第一个最浅的Z平底孔的增益响应为全屏

80%高，由此作为灵敏度基准。

10.4.3不改变仪器设置，探头对每个平底孔取得最大反射波，并在屏幕上标记指示峰。

10.4.4单晶直探头或双晶直探头，连接四个平底孔反射波，制作DAC曲线。

10.5当堆焊材料做体积性检验时（订单需要时），仪器设置应涵盖预期堆焊厚度。按图4所示C型校

准试块调节。

10.5.1探头应放置在基材校准试块表面上，并取得来自最大反射体、确保最高幅度。

10.5.2采用来自校准反射体W、X、Y和Z横通孔，设置W横通孔增益响应为全屏80%高，纵波斜探

头，由此DAC作为灵敏度基准。

10.6当堆焊材料做体积性检验时（订单需要时），仪器设置应涵盖预期堆焊厚度。按图4所示C型校

准试块调节。

10.6.1探头应放置在焊材校准试块表面上，并取得来自最大反射体、确保最高幅度。

10.6.2采用来自校准反射体W、X、Y和Z横通孔，设置Z横通孔增益响应为全屏80%高，纵波双晶

斜探头，由此DAC作为灵敏度基准。

10.7当检验堆焊层层下缺陷时，仪器设置应涵盖预期堆焊厚度。按图2所示A型校准试块调节。

10.7.1探头应放置基材校准试块表面上，并取得来自最大反射体、确保最高幅度。

10.7.2当采用U位置侧钻孔时，纵波斜探头对准反射体，设置增益响应为全屏80%高，由此作为灵

敏度基准。

10.7.3当采用V位置侧钻孔时，纵波斜探头对准反射体，设置增益响应为全屏80%高，由此作为灵

敏度基准。

6

T/CSTMXXXXX—2020

10.8当检验堆焊层层下缺陷时，仪器设置应涵盖预期堆焊厚度。按图2所示A型校准试块调节。

10.8.1探头应放置焊材校准试块表面上，并取得来自最大反射体、确保最高幅度。

10.8.2当采用U位置侧钻孔时，纵波双晶斜探头对准反射体，设置增益响应为全屏80%高，由此作

为灵敏度基准。

10.8.3当采用V位置侧钻孔时，纵波双晶斜探头对准反射体，设置增益响应为全屏80%高，由此作

为灵敏度基准。

10.9检验期间以下情况要求重新校准

10.9.1工件截面厚度或直径有显著改变。

10.9.2每八小时换班至少一次。

10.9.3校准所用探头、耦合剂、仪器设置、操作员或扫查速度有任何更改。

10.9.4当显示出增益水平有2dB以止降底，应重新建立所要求的校准，并重检之前检验的所有材

料。

10.9.5工作结束时。

11体积性检验和熔合线完整性检验

11.1检测方法

a)堆焊层检测一般应在堆焊层侧进行。

b)堆焊层侧检测时，使用双晶直探头和纵波双晶斜探头进行。

c)基材侧检测时，使用单晶直探头和纵波斜探头进行。

11.2检测要求

11.2.1检测范围包括堆焊层和堆焊层下4mm以内的基材区域。

11.2.2采用纵波斜探头或纵波双晶斜探头时，应分别沿堆焊方向和垂直于堆焊方向移动探头进行检

测。

11.2.3采用双晶直探头检测时，探头移动方向应垂直于堆焊方向。进行扫查时，应保证分隔压电元件

的隔声层平行于堆焊方向，见图6所示。

15%重叠

图6双晶直探头检测方向

11.2.4缺陷当量尺寸一般应采用-6dB法确定。

11.3检验时，双晶探头晶片的分隔平面应与焊珠轴线平行。应从经堆焊表面或基材金属表面进行检

验。

11.4扫查灵敏度应提高6dB进行，扫查速度不应超过150mm/s。自动检测除外。

11.5为确保完整覆盖，每道探头至少有15%重叠。

11.6基准灵敏度上评估所有指示。

11.7对于接触法检验，校准试块和检验工件表面之间温差应在14°C以内。

12质量验收

12.1堆焊并非设计要求，基于平底孔验收准则

12.1.1如果堆焊仅为耐腐蚀，不视为设计准则，则对堆焊所有厚度基于直径3.2mm平底孔准则建立参

考灵敏度，除非零件报告上另行规定。此外:

不满足基于平底孔直径3.2mm准则的指示，可采用基于平底孔直径9.6mm准则复检。

指示满足基于平底孔直径9.6mm准则、不在密封区或工件包覆孔的焊端75mm以内，可接受。

复检并满足基于平底孔直径9.6mm准则、在密封区或工件包覆孔的焊端75mm以内，应拒收。

拒收超出基于平底孔直径9.6mm准则的任何指示。

7

T/CSTMXXXXX—2020

12.1.2基体金属中堆焊的验收准则

不得有单个指示超出12.1.1要求。

不得有多个指示超出参考灵敏度50%。

不得有单个指示超出参考灵敏度50%，其长度大于探头直径两倍。

12.1.3堆焊管验收准则

对于堆焊管检验至少75%应满足平底孔直径3.2mm验收准则。最多25%堆焊管的每根最多可有两块

152x152mm区域、采用平底孔直径9.6mm验收准则12.1.2检验合格。每件应采用耐久油漆标识或等同

方式标绘到图纸上。

12.2堆焊为设计要求，基于平底孔验收准则（订单需要时，基于横通孔验收准则）

12.2.11级验收准则

不得有单个指示超出10.3或10.4所述参考灵敏度

不得有多个指示超出参考灵敏度50%

12.2.22级验收准则

不得有单个指示超出10.3或10.4所述参考灵敏度

不得有多个指示超出参考灵敏度50%

不论幅度多少(在参考灵敏度)，在探头直径两倍区域范围、相同平面上不得有连续密集指示。

12.3堆焊层层下缺陷设计要求，基于侧钻孔验收准则

12.3.11级验收准则

不得有单个指示超出10.7或10.8所述参考灵敏度

不得有多个指示超出参考灵敏度50%

12.3.22级验收准则

不得有单个指示超出10.7或10.8所述参考灵敏度

不得有多个指示超出参考灵敏度50%

不论幅度多少(在参考灵敏度)，在探头直径两倍区域范围、相同平面上不得有连续密集指示。

13超声波报告

适用时UT报告包含以下信息:

零件号和版本

零件描述

可追溯性代码和/或焊缝标识

检验日期

检验范围(扫查计划，按适用)

标准版本

检验程序号及版本

手动/自动扫查

校准试块:序列号、半径/平面、包覆厚度

所用仪器和设备类型、制造商、型号、序列号、校准日期

检验参数(探头频率、有效波束直径和序列号；仪器设置、耦合剂、表面粗糙度以及检验必要的任

何其它信息)

被检数量

检验结果(拒收和可记录指示、位置、深度和尺寸)

NDE技术人员姓名、证书类型和级别

见证姓名和日期(若适用)

8

T/CST