1、 ICS 25.160.20CCS J 33團體標準T/CWAN 00332021鋁合金攪拌摩擦焊體積型缺陷相控陣超聲檢測規范Specification for phased array ultrasonic testing of volumetric defects in friction stirwelding of aluminum alloys2021-11-08發布2021-12-01實施 T/CWAN 00332021目次前言.II1范圍. 12規范性引用文件. 13術語和定義. 14一般要求. 25檢測要求. 3附錄 A（規范性）PA對比試塊. 6附錄 B（規范性）鋁合金攪拌摩擦

2、焊接頭檢測結果分級. 7I T/CWAN 00332021前言本文件按照 GB/T 1.12020標準化工作導則第 1部分：標準化文件的結構和起草規則的規定起草。II T/CWAN 00332021鋁合金攪拌摩擦焊體積型缺陷相控陣超聲檢測規范1范圍本文件規定了采用相控陣超聲檢測技術（Phased-array ultrasonic testing，PAUT）檢測鋁合金攪拌摩擦焊接頭體積型缺陷的檢測要求及檢測結果分級。本文件適用于厚度為1.5 mm10 mm的鋁合金攪拌摩擦焊接頭的檢測與評定。其它接頭形式、其它厚度的接頭檢測與評定可參照執行。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構

3、成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T 3375焊接術語GB/T 12604.12005無損檢測術語超聲檢測GB/T 325632016相控陣超聲檢測方法QJ 20043-2011鋁合金中厚板攪拌摩擦焊技術要求QJ 20045-2011鋁合金攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測方法NB/T 47013.1承壓設備無損檢測第 1部分：通用要求NB/T 47013.15承壓設備無損檢測第 15部分：相控陣超聲檢測T/CWAN 00102018焊接術語-焊接檢驗-3術語和定義GB/T 3375、GB

4、/T 32563-2016、QJ 20043-2011、QJ20045-2011和 T/CWAN 00102018界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1表面犁溝 surface furrow內部孔洞型缺陷延伸到攪拌摩擦焊縫正面形成的犁溝狀焊接缺陷。3.2孔洞型缺陷 voids攪拌摩擦焊縫內部沿焊接方向形成的蟲狀、隧道狀等孔洞缺陷；從焊縫橫斷面看，一般呈不規則形狀，有的帶尖角或帶縫隙。3.3未焊透 incomplete penetration在焊縫根部存留有未連接的對接縫，并且對接縫實際連接的深度小于名義上要求的連接深度。3.41 T/CWAN 00332021匙孔 keyhole攪拌針抽

5、出后未得到母材金屬的填充而在焊縫尾端形成的孔洞。3.5線性掃描（線掃描） linear scanning相控陣（PA）探頭各組元聲束接替進行直線性的掃描，其掃描角度與焦距均保持恒定。3.6扇形掃描（扇掃描） sectorial scanning相控陣探頭組元聲束按一定步進角度連續進行扇狀的掃描。4一般要求4.1檢測人員檢測人員應按 GB/T 325632016的規定取得相應資格證書，并應獲得雇主對從事相控陣超聲檢測資格的認可。檢測人員應熟悉相控陣超聲檢測原理，能熟練操作相控陣超聲檢測設備。檢測人員應了解受檢件情況，了解攪拌摩擦焊工藝知識，掌握攪拌摩擦焊工藝缺陷特點。4.2相控陣超聲檢測設備相控

6、陣超聲檢測設備的配置與性能應能滿足檢測要求，參考 QJ 20045-2011，至少應具有下列功能：a）儀器支持探頭陣元系列不少于 64個；b）線性掃描及扇形掃描；o oc）扇形掃描與線性掃描角度范圍為 30 70；d）A型顯示、B型顯示與 C型顯示。4.3相控陣探頭相控陣探頭應能滿足檢測要求，參考 QJ 20045-2011，至少應具有下列功能：a）線陣列；o ob）楔塊角度范圍在 0 60；c）頻率不低于 5 MHz；d）晶片陣元數不少于 32個；e）孔徑不低于 8個晶片陣元。相控陣探頭應配有廠家鑒定證明，并應給出下述參數：a）探頭類型；b）工作頻率；c）楔塊角度；d）第一晶片距楔塊前端的距

7、離；e）晶片尺寸及間距；f）晶片數量。儀器探頭的組合性能要求參考 NB/T 47013.15標準。4.4 PA對比試塊對于厚度為 1.5 mm10 mm的攪拌摩擦焊接頭的檢測，檢測用的 PA對比試塊見附錄 A。4.5耦合劑耦合劑包括接觸法耦合劑與液浸法耦合劑。接觸法耦合劑應選用能保證良好聲耦合，同時對探頭及受檢件無損傷且便于清理的介質。常用的接觸法耦合劑有水、油類、脂類、水溶性凝膠等。2 T/CWAN 00332021液浸法（包括局部噴液耦合）耦合劑應選用去離子水或者純凈水作耦合劑。4.6場地檢測場地不應有影響檢測的強磁、強震動、高噪聲等。工作現場應避開明亮的光線。4.7電源在信號幅度調整到顯

8、示屏滿刻度 50%的情況下，電源電壓波動引起的信號幅度變化應不超過滿刻度2.5%，否則應使用穩壓器。5檢測要求5.1受檢件受檢件接頭表面應去除毛刺、油垢、飛邊、表面起皮等。受檢件探頭掃查移動區，除接頭正面因焊接自然形成的表面下凹外，不應存在影響檢測的凸起或下凹。一般情況，受檢件探頭掃查移動區的表面粗糙度應不大于 6.3m，接頭根部表面粗糙度應不大于 3.2m，且不存在可見的溝槽。一般情況，受檢件接頭經表面檢驗合格后，方可進行相控陣超聲檢測。5.2檢測方式推薦接頭正面單側橫向檢測或者接頭背面單側橫向檢測，如有必要，可采用接頭正面雙側橫向檢測或者接頭背面雙側橫向檢測進行精細檢測。檢測前應首先在受檢

9、件接頭確定檢測基準線，并確定檢測方向。楔塊中心應位于焊縫寬度內部，以聲束覆蓋整個的檢測區域為原則，一般情況下與焊縫中心重合。檢測前應采用探頭掃查 PA對比試塊，將深度不小于被檢測焊縫深度的橫孔掃查出來。掃查對比試塊的工況應與實際檢測工況一致，包括耦合劑、楔塊與受檢件之間距離等。5.3掃描設置推薦使用一次波檢測。相控陣探頭孔徑推薦使用 16個晶片陣元，步進推薦使用 1個晶片陣元，掃查角度推薦使用o o40 50。檢測工藝驗證時，推薦使用線性掃描和扇形掃描結合驗證。檢測產品時可僅使用線性掃描。掃描顯示推薦采用橫截面視圖顯示。聚焦深度依據產品要求進行設置，一般推薦使用的聚焦深度為（-1）mm，其中

10、為焊縫深度。5.4靈敏度調節5.4.1基準靈敏度選取 PA對比試塊上埋深與檢測深度和直徑相同或接近的橫孔作為基準孔。通過調節探頭，找到基準孔的反射波峰值。再通過調節“增益”，將該反射波高調至顯示屏某一刻度（如滿刻度的 80%），以此時的靈敏度作為基準靈敏度，以此時的波高作為基準波高。調節基準靈敏度時，楔塊與 PA對比試塊表面距離與角度與實際檢測時楔塊與焊縫表面距離與角度應相同。5.4.2檢測靈敏度檢測時，應視檢測需要在基準靈敏度基礎上增加（15）dB，即為檢測靈敏度。但須注意噪聲應不影響檢測。調節檢測靈敏度時，楔塊與 PA對比試塊表面距離與角度與實際檢測時楔塊與焊縫表面距離與角度應相同。3 T

11、/CWAN 003320215.5校準和檢查每隔 12個月至少對相控陣超聲儀器和探頭組合進行一次校準并記錄。每隔 6個月至少對相控陣超聲儀器和探頭組合性能中的組合頻率、扇掃角度范圍以及扇掃角度分辨力進行一次運行核查并記錄。每隔 1個月至少對陣元有效性進行一次核查，在相控陣探頭中允許存在失效陣元，但失效陣元數量不應超過相控陣探頭陣元總數的 1/4，且不應出現相鄰陣元連續失效。每次檢測前應檢查儀器設備器材外觀、線纜連接和開機信號顯示等情況是否正常。校準和檢查應符合 NB/T 47013.15要求。5.6檢測作業5.6.1初檢采用局部水耦合或水浸耦合檢測。實際檢測時，楔塊與焊縫表面距離與角度與靈敏度

12、調節時楔塊與 PA對比試塊表面距離與角度應相同。實際檢測采用的耦合劑應與檢測系統設置和校準時的耦合劑相同。按檢測規程（檢測工藝卡）調整檢測儀器、設置檢測參數進行檢測。采用線性掃描方式。5.6.2復檢根據初檢結果，對發現的缺陷部位通過更加細致的復檢確定缺陷的具體數據。推薦采用扇形掃描與線性掃描。如果從接頭兩側均能檢測到同一缺陷，其缺陷數據（當量、尺寸等）以反射波峰值大的一側檢測為準。缺陷判定應注意排除非缺陷信號干擾。5.6.3缺陷當量在缺陷深度（聲程）確定后，將缺陷檢測與 PA對比試塊同深度（聲程）的橫孔檢測相比較，來確定缺陷當量。如對比試塊上沒有與缺陷深度相同的橫孔，可選擇與缺陷深度最接近的橫

13、孔進行比較。5.6.4缺陷測定復檢時，通過仔細掃查精確確定缺陷位置。在接頭延伸方向上的相鄰兩缺陷（不一定在一直線上），其間距小于較小缺陷長度時，應作為一條缺陷處理，以兩缺陷長度之和（不含間距）作為缺陷指示長度。5.7檢測分級檢測結果分級應綜合考慮下列因素：a）產品結構情況；b）產品可靠性要求；c）產品檢測要求；d）相控陣超聲檢測結果（缺陷當量、缺陷指示長度等）；e）其它因素。鋁合金攪拌摩擦焊接頭的檢測，其檢測結果分級見附錄 B。5.8檢測報告針對每個產品都應有對應的檢測報告。檢測報告一般應包括：a）報告編號；b）送檢單位；c）受檢件名稱、圖號、編號；d）檢測標準；4 T/CWAN 003320

14、21e）使用的設備系統（相控陣超聲設備型號、探頭型號、試塊型號）；f）操作者資質；g）驗收等級；h）缺陷情況；i）評定結果；j）報告人、審核人等簽署；k）報告日期。5 T/CWAN 00332021附錄 A（規范性）PA對比試塊A.1采用與受檢件相同的材料、相同的攪拌摩擦焊工藝焊接對比試塊。具體情況見圖 A.1和圖 A.2。abc9個橫孔尺寸相同，均為 0.5 mm，尺寸公差0.05 mm。每個橫孔在厚度方向上的高度差為 1 mm，尺寸公差0.05 mm。表面粗糙度不大于 3.2 m。圖A.1 PA對比試塊1（橫孔型缺陷）abc9個通槽寬度尺寸相同，均為 0.5 mm，尺寸公差0.05 mm。每個通槽深度在厚度方向上的高度差為 1 mm，尺寸公差0.05 mm。表面粗糙度不大于 3.2 m。圖A.2 PA對比試塊2（通槽型缺陷）A.2根據檢測具體情況，對比試塊可以做相應的變化，人工反射體的形式與數量及位置亦可做相應的增減與變化。6 T/CWAN 00332021附錄 B（規范性）鋁合金攪拌摩擦焊接頭檢測結果分級鋁合金攪拌摩擦焊接頭相控陣超聲檢測，視缺陷當量、缺陷指示長度的不同，將檢測結果分為 A、B、C三個級別，其中 A級為最高級，C級為最低級。具體分級見表 B.1