GBT 6402-2024 钢锻件超声检测方法

GBT6402-2024钢锻件超声检测方法ICS77.040.20CCSH26中华人民共和国国家标准GB/T6402—2024代替GB/T6402—2008、GB/T1786—2008钢锻件超声检测方法Methodforultrasonictestingofsteelforgings国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T6402—2024Ⅰ前言 Ⅲ1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14协议条款 15一般要求 26检测设备 37对比试块 38检测 39分类 810不连续的评定 1011记录水平和验收标准 1012检测报告 13附录A(资料性)圆周横波扫查的最大可检测深度 14附录B(资料性)采用工件底波调整灵敏度的方法 15附录C(规范性)锻制圆饼超声检测 16附录D(资料性)DAC(%)波幅与dB值的对应关系 18GB/T6402—2024Ⅲ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》的规定起草。本文件整合修订GB/T6402—2008《钢锻件超声检测方法》和GB/T1786—2008《锻制圆饼超声波检验方法》。本文件与GB/T6402—2008和GB/T1786—2008相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:a)更改了检测仪的要求(见6.1,2008年版GB/T6402的7.1、2008年版GB/T1786的4.1);b)更改了探头的一般要求(见6.2.1,2008年版GB/T6402的7.2.1);c)更改了探头的标称频率(见6.2.2,2008年版GB/T6402的7.2.3);d)更改了探头接触面的修磨条款(见6.2.6,2008年版GB/T6402的7.2.2);e)更改了常规校准和核查的要求(见6.3,2008年版GB/T6402的第8章);f)增加了对比试块的制作与检验要求(见7.1);g)增加了确定检测灵敏度的DGS方法(见8.3);h)增加了传输修正要求(见8.4);i)更改了扫查速度的要求(见8.6.4,2008年版GB/T6402的12.5);j)增加了钢锻件的斜探头应用DGS方法时的记录水平和验收标准(见表5、表7);k)更改了锻制圆饼超声检测质量评定等级表(见表C.2,2008年版GB/T1786的表1)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国钢铁工业协会提出。本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。本文件主要起草单位:宝武集团马钢轨交材料科技有限公司、宝武特种冶金有限公司、中科西王装备制造有限公司、武汉中科创新技术股份有限公司、青海华汇检测技术有限公司、洛阳轴承集团股份有限公司、艾因蒂克科技(上海)有限公司、山东省西王特殊钢新材料技术创新中心有限公司、冶金工业信息标准研究院。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:—GB/T6402,1986年首次发布,1991年第一次修订,2008年第二次修订;—GB/T1786,1979年首次发布,1990年第一次修订,2008年第二次修订;—本次为第三次修订。GB/T6402—20241钢锻件超声检测方法1范围本文件规定了钢锻件超声检测的一般要求、检测设备、对比试块、检测实施、分类、评定、记录水平和验收标准、检测报告。本文件适用于铁素体、马氏体和铁素体-马氏体钢锻件,奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢锻件超声脉冲反射式检测,也适用于锻制高温合金和合金钢圆饼超声检测,其他组织的钢锻件可参照使用。2规范性引用文件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可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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/T23905无损检测超声检测用试块GB/T27664.1无损检测超声检测设备的性能与检验第1部分:仪器GB/T27664.2无损检测超声检测设备的性能与检验第2部分:探头GB/T39239无损检测超声检测不连续的特征和定量GB/T39242无损检测超声检测灵敏度和范围设定3术语和定义GB/T12604.1和GB/T20737界定的术语和定义适用于本文件。4协议条款供需双方在订货时,应对下面一项或多项相关的超声检测达成共识(若需方未明确,则检测方法由供方选择):—检测时机(见5.3);—是否需要提交得到需方认可的一份书面的检测规程(见5.4);—是否要求近表面检测(见6.2.5);—对于第4类复杂形状锻件或锻件的复杂部位的其他检测要求(见8.2.3);—灵敏度设定方法(见8.3);—是否要求采用斜探头检测(见8.3.3);—所要检测的范围,是进行栅格扫查还是100%扫查(见8.6.1);—除第6章和第8章要求外,是否要求特殊的设备、扫查范围等;—长条形不连续的定量方法(见10.2);GB/T6402—20242—所要求的某个质量等级或多个质量等级和区域(见第11章);—不用人工扫查时所采用的扫查方法;—检测时是否需要需方和/或其代理在场。5一般要求5.1人员资格按本文件从事超声检测的人员应符合GB/T9445或其他相应文件的要求,并取得超声检测资格证书。5.2耦合剂在灵敏度设定和复核、扫查和不连续评定时,应使用相同类型的耦合剂。检测结束后,若被检工件表面耦合剂对后续生产、检验或成品的完好性产生不利影响,则应清除。注:合适的耦合剂包括水(含或不含防腐蚀剂或软化剂)、油脂、油、甘油和水质浆糊等。5.3检测时机除非产品标准另有规定,超声检测应在最终热处理之后进行。在最终热处理之后不能进行检测的锻件,应在之前的某个合适阶段进行。对于需要钻孔的圆柱形和矩形锻件,宜在钻孔前进行超声检测。5.4检测规程5.4.1超声检测应按检测规程执行,当产品标准有规定时,检测规程在检测之前应提交需方以获批准。5.4.2检测规程应为以下一种:—产品技术规范;—专用规程;—本文件的指定部分。5.4.3检测规程应至少包含以下内容:—被检测工件的描述;—参考文件;—检测人员的资格鉴定和认证要求;—检测时机;—在适用的质量等级中规定的检测区域;—检测表面状况要求;—耦合剂;—检测设备和附件的描述;—设备性能检验和设定;—扫查方式;—检测操作的描述和顺序;—记录/评定等级;—不连续的特征描述;—验收标准;—检测报告。GB/T6402—202436检测设备6.1超声检测仪超声检测仪应符合GB/T27664.1的要求。6.2探头6.2.1常规直探头和斜探头应符合GB/T27664.2的要求。若需获得进一步信息,可使用其他探头做补充检测,但补充探头不能用于初始的不连续检测。6.2.2探头标称频率在1MHz~10MHz之间。6.2.3换能器的标称直径应在10mm~40mm之间。6.2.4斜探头的折射角度应在35°~70°之间。标称换能器的有效面积应在20mm2~625mm2之间。6.2.5近表面检测可使用双晶探头。6.2.6探头接触面的外形修磨方法应按照GB/T39242执行。6.3组合设备性能检验组合设备(超声检测仪和探头)的性能应定期进行检验。7对比试块7.1对比试块的制作与检验应符合GB/T23905的要求。7.2当采用距离幅度曲线(DAC)技术设定灵敏度,参考反射体的振幅确定不连续大小时,应提供对比试块。对比试块的表面状况应与被检工件相同或相近。除非另有规定,对比试块应至少可覆盖整个检测深度范围的3个人工反射体。7.3对比试块可用以下材料的一种制作:—被检材料的多余长度部分;—与被检材料钢种、热处理状态相同的其他材料;—与被检材料具有相似的声学特性的材料。7.4对比试块人工反射体尺寸应符合相应质量等级的要求。8检测8.1表面状态8.1.1扫查表面应无影响耦合的氧化皮、污物、油漆以及凹坑等缺陷。如有上述情况,应使用适当的方法清除或进行机加工,以满足检测要求。8.1.2锻件以锻造表面状况交货时,如能满足指定的质量等级检测要求,可直接进行检测。注:在锻造表面进行全面的检测有困难时,可使用喷丸、喷砂或表面研磨方法进行表面处理,以确保声耦合。通常只适用于质量等级1。8.1.3对于质量等级1和质量等级2,被检锻件表面粗糙度Ra≤12.5μm;对于质量等级3和更高质量等级要求的,被检锻件表面粗糙度Ra≤6.3μm。GB/T6402—202448.2检测范围8.2.1锻件分类本文件按形状和生产方法将锻件分为4类,见表1。1、2、3类为简单形状的锻件,4类为复杂形状锻件或锻件的复杂部位。表1按锻件形状和生产方法进行分类类型形状生产方法a1ab圆形或近似圆形截面的长条形,如:型材、棒材、圆柱、轴、轴颈、从棒上切割下来的圆盘直接锻造1bb矩形或近似于矩形截面的长条形,如:型材、棒材、坯料、从型材上切下来的截段2c,d墩锻3a空心的圆柱形,如:瓶子、压缩气体罐芯棒锻造GB/T6402—20245表1按锻件形状和生产方法进行分类(续)类型形状生产方法a3b空心的圆柱体,如:环、法兰盘、轮箍扩孔3c环形碾压4复杂形状锻件或锻件的复杂部位根据生产厂的说明a在订货时,应告知买方生产方法。b1类锻件:大直径的锻件可能含有小直径的穿孔。c2类锻件:可能最终钻孔(如:紧固圈)。d2类锻件包括由锻造钢坯和棒材制造的产品。8.2.2简单形状锻件8.2.2.1表2给出了1、2、3类锻件在使用直探头进行扫查时的检测范围。8.2.2.2表3给出了3a、3b和3c种类锻件在使用斜探头进行扫查时的检测范围。横波周向扫查的有效深度受到探头角度和锻件直径的限制,其锻件的外径和内径比小于1.6(见附录A)。表2直探头的扫查范围类型栅格扫查a100%扫查a11a直径D/mm扫查线b在圆柱面圆周至少180°进行100%扫查D≤200200<D≤500500<D≤1000D>10002条:间隔90°3条:间隔60°4条:间隔45°6条:间隔30°1b在两垂直面沿着栅格线扫查c在两垂直面进行100%扫查2沿着圆柱表面360°的栅格线和一个水平面的栅格线进行扫查c至少环绕圆柱表面180°和一个水平面进行100%扫查GB/T6402—20246表2直探头的扫查范围(续)类型栅格扫查a100%扫查a33a环绕圆柱体外表面360°进行栅格线扫查c环绕圆柱体表面360°进行100%扫查3b和3c环绕圆柱体外表面和一个水平面进行360°栅格线扫查c环绕圆柱体外表面和一个水平面360°进行100%扫查4扫查覆盖率应在询价或订货时规定a如在订货中规定,可进行附加扫查(如对3a类的两个轴向)。b对1a或1b类,如果孔的存在阻碍了声束到达相对表面,则扫查线的数量应均匀地加倍。c栅格线应均分,间隙最大为200mm。表3斜探头的扫查范围类别栅格扫查a100%扫查a,b33a从两个方向以360°圆周栅格扫查栅格线的间距与径向的厚度相等,最大为200mm100%扫查b3b4扫查区域应在询价或订货时规定a如在订货时明确指明,可进行附加扫查。b对于表1中的3c类,通常不进行该项检测,可在订货时达成一致。GB/T6402—202478.2.3复杂形状锻件对于复杂形状锻件或锻件的复杂部位(4类)和小直径的锻件,由供需双方协商扫查要求,内容应至少包括:探头角度、扫查方向、扫查范围(栅格或100%)。8.3检测灵敏度8.3.1一般要求检测灵敏度应确保检测到规定质量等级中记录水平所要求的最小不连续。应使用8.3.2和8.3.3所述方法,采用相应探头设定检测灵敏度,设定程序应符合GB/T39242的要求。8.3.2直探头可采用下列方法中的一种来确定检测灵敏度:a)距离幅度曲线(DAC)方法;b)距离增益尺寸(DGS)方法(仅适用于探头接触面未经修磨时);c)当检测面与底面平行或为圆柱形表面,且厚度或直径大于探头近场区的3倍时,可使用底波反射法(见附录B)。8.3.3斜探头可采用下列方法中的一种来确定检测灵敏度:a)DAC方法,应使用3mm直径的横孔;b)DGS方法(仅适用于探头接触面未经修磨时)。8.3.4重复检测时的灵敏度如进行重复检测,设定灵敏度的方法同8.3.2和8.3.3。8.4传输修正8.4.1一般要求当采用对比试块评定指示时,试块中产生的超声材料衰减和表面损失应与被检件一致,否则,应采用传输修正弥补材料衰减和表面损失差异。已知其衰减可忽略不计时,不必修正。8.4.2直探头修正值可通过比较试块的底波幅度值与被检件等厚度的底波幅度值的分贝差来确定;也可采用GB/T39242规定的比较技术进行传输修正。8.4.3斜探头可采用GB/T39242规定的比较技术进行传输修正。8.5脉冲重复频率如果脉冲重复频率可调,宜足够高,以确保足够的屏幕亮度和检测到所有相关指示。检测长声程、低衰减材料时,在保证不产生幻象波的前提下,脉冲重复频率尽可能高。GB/T6402—202488.6扫查8.6.1一般要求所要求的最小扫查范围应取决于锻件的类型,采用栅格扫查或是100%扫查应在合同中具体指明。8.6.2100%扫查两条相邻探头扫查轨迹之间的重叠至少为换能器尺寸的10%。8.6.3栅格扫查应使用一个或多个探头顺着表2和表3中规定的栅格线往复移动,当扫査显示出可记录的指示时,应在该指示周围进行附加的扫査,以确定指示的范围。8.6.4扫查速度扫查速度应保证在所要求检测的最大金属声程处,记录或规定等级的最小尺寸不连续能得到可重复的显示。自动记录时,能可靠地记录或报警;目视监测时,扫查速度不宜超过150mm/s;若目视监测的同时启用了报警或记录装置,扫查速度可适当提高。9分类9.1指示的分类9.1.1.1当探头移动时,A型显示器显示出单个清晰的平滑地上升到最大波幅的指示,然后平滑地下降到0(见图1)。A型显示中X轴为固定探头位置A扫描显示的时间或声程,动态波形图中X轴为波幅包络曲线对应的探头扫查位移,Y轴为回波幅度。9.1.1.2图1是用横孔所绘制的声束轮廓动态回波图,对应于小于或等于-6dB声束轮廓不连续的尺寸回波图。a)A型显示b)动态波形图图1Ⅰ型图A型显示和回波包络图显示GB/T6402—20249当探头移动时,A型显示器显示单个清晰平滑上升至最大幅度的指示,该幅度维持有或没有波幅变化,然后平滑地下降到0(见图2)。A型显示中X轴为固定探头位置A扫描显示的时间或声程,动态波形图中X轴为波幅包络曲线对应的探头扫查位移,Y轴为回波幅度。该图形表示大于-6dB声束轮廓不连续的回波图。a)A型显示b)动态波形图图2Ⅱ型图A型显示和回波包络图显示9.2不连续的分类根据动态波形图,不连续的分类如下:—点状的不连续:是指Ⅰ型动态波形图和/或直径小于或等于-6dB声束宽度的不连续(见图3);—长条形的不连续:是指Ⅱ型动态波形图和/或直径大于-6dB声束宽度的不连续(见图3);—单独的不连续:是指点与点之间的距离d超过40mm的点状不连续(见图4);—密集形的不连续:是指点与点之间的距离d小于或等于40mm的点状不连续(见图4)。a)点状不连续(L≤Dp)b)长条形不连续(L>Dp)标引序号和符号说明:1—常规的-6dB不连续的轮廓线;Dp—在不连续的深度上的声束宽度;L—常用的-6dB不连续的长度。图3点状和长条形的不连续GB/T6402—202410a)单独不连续(L≤Dp,d>40mm)b)密集形不连续(L≤Dp,d≤40mm)标引序号和符号说明:1—常规的-6dB不连续的轮廓线;Dp—在不连续的深度上的声束宽度;d—点与点之间的距离;L—常用的-6dB不连续的长度。图4单独和密集形的不连续10不连续的评定10.1不连续的评定按GB/T39239执行。10.2对一个长条形的不连续长度评定时,宜采用-6dB法。经供需双方协商,也可采用-20dB法或端点峰值法。11记录水平和验收标准质量等级应由供需双方协商。几个质量等级可能应用于一个锻件的多个部位。表4、表5列出了铁素体和马氏体钢锻件的不同质量等级的记录水平和验收标准,表6、表7列出了奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢锻件的不同质量等级的记录水平和验收标准,执行附录C的锻制高温合金和合金钢圆饼,其不同质量等级的验收标准见表C.2。经供需双方协商,可使用不同于前述诸表中的记录水平和/或验收标准。表4铁素体、马氏体和铁素体-马氏体钢锻件用直探头时不同质量等级的记录水平和验收标准直探头参数质量等级1234记录水平当量平底孔直径/mm>8>5>3>2底波降低系数Ra≤0.1≤0.3≤0.5≤0.6验收标准单独点状的不连续当量平底孔直径/mm≤12≤8≤5≤3GB/T6402—202411表4铁素体、马氏体和铁素体-马氏体钢锻件用直探头时不同质量等级的记录水平和验收标准(续)直探头参数质量等级1234验收标准长条或密集形的不连续当量平底孔直径/mm≤8≤5≤3≤2aR=Fn/F0,n式中:当锻件厚度≥60mm时,n=1;当锻件厚度<60mm时,n=2;R—仅用于由于不连续的存在引起的底波快速衰减;Fn—不连续处的第n次底波幅度;F0,n—与Fn同样的范围内,距不连续处最近的正常区域的第n次底波幅度(如果底波损失超过记录水平,应进一步检测)。表5铁素体、马氏体和铁素体-马氏体钢锻件用斜探头时不同质量等级的记录水平和验收标准DAC方法DGS方法参数质量等级参数质量等级1a2341a234标称频率/MHzb—122424记录水平当量平底孔直径/mm—>5>3>2记录水平/%—>50>100>50>100>30>50验收标准c,d单独点状的不连续/%—≤100≤200≤100≤200≤60≤100单独点状的不连续当量平底孔直径/mm—≤8≤5≤3长条或密集形的不连续/%—≤50≤100≤50≤100≤30≤50长条或密集形的不连续当量平底孔直径/mm—≤5≤3≤2a横波扫查不能应用于质量等级1。b每个探头应建立直径3mm横孔的DAC。c以直径3mm的横孔为基础。d与DAC相关的指示幅度dB值在附录D中给出。GB/T6402—202412表6奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢锻件用直探头时不同质量等级的记录水平和验收标准锻件厚度t/mm记录水平当量平底孔直径/mm验收标准单独点状的不连续当量平底孔直径/mm长条或密集形的不连续当量平底孔直径/mm质量等级1t≤75>5≤8≤575<t≤250>8≤11≤8250<t≤400>14≤19≤14t>400底波损失80%的指示底波完全损失的指示。底波完全损失指的是底波小于正常底波幅度的5%或小于等于草状回波质量等级2t≤75>3≤5≤375<t≤250>5≤8≤5250<t≤400>8≤11≤8400<t≤600>11≤15≤11t>600底波损失80%的指示底波完全损失的指示。底波完全损失指的是底波小于正常底波幅度的5%或小于等于草状回波质量等级3t≤75>2≤3≤275<t≤250>3≤5≤3250<t≤400>5≤8≤5400<t≤600>8≤11≤8t>600使底波损失80%的指示底波完全损失的指示。底波完全损失指的是底波小于正常底波幅度的5%或小于等于草状回波GB/T6402—202413表7奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢锻件用斜探头时的记录水平和验收标准DAC方法a,b,cDGS方法锻件厚度t/mm标称频率/MHz记录水平/%验收标准锻件厚度t/mm记录水平当量平底孔直径/验收标准单独点状的不连续/%长条或密集形的不连续/%单独点状的不连续当量平底孔直径/长条或密集形的不连续当量平底孔直径/mmt≤751>30≤60≤30t≤75>3≤5≤32>50≤100≤5075<t≤2501>50≤100≤5075<t≤250>5≤8≤52>100≤200≤100250<t≤4001>100≤200≤100250<t≤400>8≤11≤82>200≤400≤200t>400供需双方协商t>400供需双方协商a以直径3mm的横孔为基础。b每个探头应建立直径3mm横孔的DAC。c与DAC相关的指示幅度dB值在附录D中给出。12检测报告检测报告应包括以下内容:a)本文件编号;b)供货方的名称;c)被检材料的标识;d)检测范围、检测区域和质量等级;e)超声检测时机;f)表面状况;g)使用的设备(超声检测仪、探头、校准和对比试块);h)灵敏度设定方法;i)使用的标准或编制的规程;j)检测结果:不连续的定位、分类和定量;k)扫查范围的详细信息,及是否适用近表面区域;l)检测日期;m)操作人员的姓名、资格以及签名。GB/T6402—202414附录A(资料性)圆周横波扫查的最大可检测深度图A.1表示表A.1给出的周向横波扫查最大可检测深度。标引序号和符号说明:1—反射体;D—入射点到径向反射体的声程;M—特定的探头角度和外圆半径R的最大可检测深度;R—外圆半径;X—声束角度。图A.1周向横波扫查最大可检测深度表A.1周向横波扫查最大可检测深度探头角度(X)最大检测深度(M)声程范围(D)70°0.06R0.34R60°0.13R0.50R50°0.24R0.64R45°0.30R0.70R35°0.42R0.82R注:最大检测深度M及声程范围D均以相对外圆半径R的值给出,R为用作径向反射器的锻件半径。所示声程范围D的数值可以加倍计算。GB/T6402—202415附录B(资料性)采用工件底波调整灵敏度的方法B.1在锻件上找出可以代表完好锻件材质状态的位置,把第1次底面回波高度调整到满幅度的40%~80%,作为评定回波信号的基准。B.2根据被检锻件的需要,按B.3或B.4调整,作为检测灵敏度。B.3在检测实心锻件时,需要提高的增益数值按式(B.1)计算:A=20lg…………(B.1)式中:A—需要提高的增益值,单位为分贝(dB);λ—波长,单位为毫米(mm);T—被检部位的厚度或直径,单位为毫米(mm);π—圆周率;d—平底孔直径,单位为毫米(mm)。B.4在检测有中心孔的锻件时,需要提高的增益数值按式(B.2)计算:A=20lglg…………(B.2)式中:A—需要提高的增益值,单位为分贝(dB);λ—波长,单位为毫米(mm);T—被检部位的厚度或直径,单位为毫米(mm);π—圆周率;d—平底孔直径,单位为毫米(mm);R—被检部位的外半径,单位为毫米(mm);r—被检部位的内半径,单位为毫米(mm)。GB/T6402—202416附录C(规范性)锻制圆饼超声检测C.1概述本附录规定了采用液浸式或接触式超声脉冲反射技术检测锻制圆饼的一般要求。未涉及内容可参考本文件的正文相关章节和条款。本附录方法适用于截面厚度不小于8mm的锻制高温合金和合金钢圆饼超声检测。C.2检测条件和灵敏度C.2.1检测条件被检件表面一般采用圆头刀具加工,其表面粗糙度应符合表C.1要求。表C.1按不同等级检测时被检件表面粗糙度的