圓鋼相控陣超聲檢測(cè)方法II目 次前 言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語(yǔ)和定義 1檢測(cè)要求 2對(duì)比試樣 3聲束有效寬度測(cè)量 8檢測(cè)設(shè)備 3檢測(cè)條件 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。設(shè)備調(diào)校、復(fù)驗(yàn)和檢測(cè) 910判定 1111檢測(cè)記錄和報(bào)告 11PAGEPAGE10圓鋼相控陣超聲檢測(cè)方法范圍本文件適用于直徑8mm～400mm圓鋼的相控陣超聲自動(dòng)或半自動(dòng)檢測(cè)。手動(dòng)檢測(cè)以及其他規(guī)格的圓鋼相控陣超聲自動(dòng)或半自動(dòng)檢測(cè)可參照本文件執(zhí)行。規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB/T9445無(wú)損檢測(cè)通用術(shù)語(yǔ)和定義GB/T32563無(wú)損檢測(cè)超聲檢測(cè)相控陣超聲檢測(cè)方法\hGB/T42399.11部分：儀器\hGB/T42399.22部分：探頭NB/T47013.1515部分：相控陣超聲檢測(cè)YB/T145鋼管探傷對(duì)比試樣人工缺陷尺寸測(cè)量方法YB/T4082鋼管、鋼棒自動(dòng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)綜合性能測(cè)試方法術(shù)語(yǔ)和定義3.1

GB/T12604.1、GB/T20737、GB/T32563和NB/T47013.15界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文自動(dòng)檢測(cè)automatictesting利用機(jī)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)超聲相控陣探頭在產(chǎn)品表面執(zhí)行適當(dāng)?shù)南鄬?duì)運(yùn)動(dòng)掃查，并通過(guò)檢測(cè)儀設(shè)定的警報(bào)閾值對(duì)缺陷回波進(jìn)行自動(dòng)評(píng)定。3.2半自動(dòng)檢測(cè)semi-automatictesting由檢測(cè)人員操控機(jī)電裝置或設(shè)備實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)超聲相控陣探頭在產(chǎn)品表面執(zhí)行適當(dāng)?shù)南鄬?duì)運(yùn)動(dòng)掃查，并通過(guò)檢測(cè)儀設(shè)定的警報(bào)閾值對(duì)缺陷回波進(jìn)行評(píng)定。3.3手動(dòng)檢測(cè)manualtesting3.4相控陣圖像phasedarrayimage相控陣超聲采集數(shù)據(jù)的不同顯示形式。注：常見(jiàn)模式有A-顯示、B-顯示、C-顯示、D-顯示等。3.5相控陣信號(hào)phasedarraysignal需評(píng)定的相控陣圖像或波形。3.6儀器重復(fù)頻率instrumentrepetitionfrequency相控陣儀器激發(fā)和接收超聲信號(hào)的頻率。注：儀器重復(fù)頻率受到聲波在掃描范圍內(nèi)往復(fù)傳輸時(shí)間和數(shù)字系統(tǒng)處理時(shí)間限制，且避免幻象信號(hào)的產(chǎn)生。3.7掃描聲束重復(fù)頻率scanningbeamrepetitionfrequency掃查位置/角度聲束激發(fā)和接收超聲信號(hào)的頻率。注：掃描聲束重復(fù)頻率計(jì)算方法見(jiàn)公式（1）。????

=?

(1)式中：ep——掃描聲束重復(fù)頻率，單位為赫茲（H；eff——儀器重復(fù)頻率，單位為赫茲（Hz；N——相控陣每個(gè)合成波形的掃描線數(shù)。3.8聲束軸向等效寬度equivalentaxialwidthofsoundbeam等效在圓鋼表面沿軸向移動(dòng)距離的聲束寬度。3.9聲束周向等效寬度equivalentcircumferentialwidthofsoundbeam等效在圓鋼表面沿周向移動(dòng)距離的聲束寬度。通用要求除非在供需雙方協(xié)議中另有約定，檢測(cè)應(yīng)在圓鋼主要生產(chǎn)工序（軋制、熱處理、冷熱加工和矯直等）完成之后進(jìn)行。被檢圓鋼表面應(yīng)平整、光滑，沒(méi)有影響檢測(cè)的松散氧化皮、油污和其他污物；被檢圓鋼的內(nèi)部組織不應(yīng)在檢測(cè)時(shí)產(chǎn)生影響檢測(cè)的干擾回波。檢測(cè)可采用液膜接觸技術(shù)、局部或全液浸技術(shù)。液膜接觸技術(shù)可采用水、油、油脂或漿糊作為耦檢測(cè)環(huán)境應(yīng)避開(kāi)強(qiáng)光、強(qiáng)電磁場(chǎng)、強(qiáng)振動(dòng)、腐蝕性氣體、嚴(yán)重粉塵等影響超聲檢測(cè)儀穩(wěn)定工作和檢測(cè)人員可靠觀察的因素。GB/T9445610%聲束等效寬度的交疊。檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)儀器42399.1進(jìn)行性能測(cè)試與驗(yàn)證，周期宜為12個(gè)月。自動(dòng)檢測(cè)時(shí)，儀器通道數(shù)應(yīng)不小于16/64。探頭1MHz～10MHz，相控陣探頭的寬度（非主動(dòng)軸尺寸）6mm～25mm。0.5～1.56mm～25mm64。GB/T42399.212個(gè)月。檢測(cè)主機(jī)（或直線（或直線機(jī)械傳動(dòng)裝置及其他輔助裝置檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：通道（聲束）9dB；使用中的相控陣探頭如出現(xiàn)壞晶片，可在選擇激發(fā)孔徑范圍時(shí)設(shè)法避開(kāi)壞晶片；如無(wú)法避開(kāi)，壞晶片；如果晶片的損壞超過(guò)上述規(guī)定，可通過(guò)仿真軟件計(jì)算且通過(guò)試塊測(cè)試，確認(rèn)壞晶片對(duì)聲場(chǎng)和檢測(cè)靈敏度、信噪比無(wú)明顯不利影響，才允許使用；2dB；檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)能同步記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)和相控陣探頭掃查位置。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的綜合性能，如信噪比、周向靈敏度差、漏報(bào)率、誤報(bào)率、端部盲區(qū)和穩(wěn)定性等YB/T408212在檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。發(fā)現(xiàn)缺欠時(shí)，宜輸出聲光報(bào)警信號(hào)。對(duì)比試樣材料（聲學(xué)衰減差別宜在±4dB以?xún)?nèi)材料內(nèi)部不應(yīng)存在影響設(shè)備校驗(yàn)的缺陷。直徑、長(zhǎng)度和平直度自動(dòng)和半自動(dòng)檢測(cè)對(duì)比試樣的直徑應(yīng)在被檢工件直徑±15人工缺陷類(lèi)型人工缺陷類(lèi)型有橫孔、平底孔、豎孔和表面縱向刻槽。內(nèi)部橫孔用于調(diào)校徑向縱波的檢測(cè)靈敏度、DACDAC和周向掃描靈敏度的數(shù)量和位置1140mm、1112mm～6mm，并/12mm～6mm1。橫孔平底孔和豎孔標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：S——近表面橫孔中心到圓鋼表面距離；D——圓鋼直徑；——豎孔深度。圖1人工缺陷位置示意圖在對(duì)比試樣中部的不同區(qū)域分別至少制作各一個(gè)規(guī)定深度的縱波檢測(cè)橫孔和一個(gè)橫波檢測(cè)近2圖2橫孔位置示意圖尺寸和等級(jí)人工缺陷中的平底孔和豎孔直徑宜為2mm1注：對(duì)比試樣上人工缺陷的尺寸不應(yīng)解釋為可以檢測(cè)到的最小自然缺陷尺寸。表1人工缺陷尺寸和等級(jí)單位為毫米等級(jí)人工缺陷尺寸橫孔直徑（d）直徑允許偏差橫孔長(zhǎng)度a（l）10.36.420.515％d或±0.05，兩者取較小值6.430.512.741.225.452.0±0.1025.462.625.4注：對(duì)比試樣上人工缺陷的尺寸不應(yīng)解釋為可以檢測(cè)到的最小自然缺陷尺寸。a橫孔長(zhǎng)度允許偏差為±0.20。制作與測(cè)量人工缺陷可采用機(jī)械或電火花等加工方法制作，其尺寸和精度應(yīng)滿(mǎn)足表1要求。人工缺陷在制作階段進(jìn)行尺寸測(cè)量，測(cè)量方法應(yīng)按照YB/T145或其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行。對(duì)比試樣測(cè)試合格，應(yīng)出具合格證書(shū)或測(cè)試證書(shū)。檢測(cè)方法檢測(cè)波型3。標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：1——圓鋼切面；2——橫波聲束入射；3——聲束偏轉(zhuǎn)。圖3橫波雙周向偏轉(zhuǎn)檢測(cè)示意圖檢測(cè)方式150mm/s動(dòng)、半自動(dòng)檢測(cè)的掃查速度應(yīng)不大于最大掃查速度x，同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足耦合效果和數(shù)據(jù)采集的要求。最大掃查速度計(jì)算方法見(jiàn)公式（2）：??? =????△?····················································???×?式中：Vmax——最大掃查速度，mm/s;N——設(shè)置的信號(hào)平均次數(shù)；M——設(shè)置的電子掃描串行聲線數(shù)量；△X——設(shè)置的掃查步進(jìn)值，不大于掃查方向聲束等效寬度的一半，mm；PRF——脈沖重復(fù)頻率，Hz，按公式（3）定義為：???＜?/2?·······················································(3)式中：c——聲速，mm/s；S——最大檢測(cè)聲程，mm。電子掃描和機(jī)械掃查方式軸向電子掃描ba采用軸向電子掃描方式時(shí)，相控陣探頭相對(duì)于圓鋼做圓周掃查，并沿軸向移動(dòng)，形成螺旋線ba標(biāo)引符號(hào)說(shuō)明：ab——螺距大小。圖4軸向電子掃描機(jī)械掃查圖8應(yīng)采用軸向線陣相控陣探頭（5）100mm100mm凹面一維線陣 b)平面一維線陣圖5一維線陣相控陣探頭（軸向電子掃描）橫波檢測(cè)時(shí)，相控陣探頭應(yīng)在非主動(dòng)孔徑方向具有合適的自然入射角或偏心距（水浸法）。周向電子掃描采用周向電子掃描方式時(shí)，相控陣探頭相對(duì)于圓鋼做直線移動(dòng)或圓鋼直線通過(guò)相控陣探頭陣列進(jìn)行掃查（6）。聲束沿周向電子掃描，形成對(duì)圓鋼圓柱表面的全面覆蓋掃查。 a）? b)?圖6周向電子掃描機(jī)械掃查圖8應(yīng)使用周向線陣（凹面線陣）相控陣探頭。宜使用多個(gè)凹面線陣相控陣探頭首尾重復(fù)覆蓋至少一個(gè)聲束孔徑，圍成一個(gè)環(huán)繞圓鋼的整圓（7）。圖7凹面線陣相控陣探頭（周向電子掃描）橫波檢測(cè)時(shí)，聲束應(yīng)具有折射橫波合適的周向偏轉(zhuǎn)角（液浸法）。聲束有效寬度測(cè)量測(cè)量條件應(yīng)按照人工缺陷要求（見(jiàn)6.3），對(duì)相應(yīng)的聲束有效寬度進(jìn)行測(cè)量，從不同深度人工缺陷中測(cè)量的聲束有效寬度，應(yīng)以最小的聲束的一半寬度值來(lái)設(shè)置電子掃描步距?？v波聲束寬度測(cè)量軸向聲束寬度測(cè)量：將相控陣探頭置于某一深度平底孔正上方，使探頭沿軸向方向在試塊的804040周向聲束寬度測(cè)量：將相控陣探頭置于某一深度平底孔或橫孔的正上方，使探頭沿周向方向804040橫波聲束寬度測(cè)量φ2豎孔對(duì)橫波軸向聲束寬度進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量方法如下：φ280%高度。將探頭沿軸向向前移動(dòng)，信號(hào)幅度4040周向聲束寬度測(cè)量：將探頭聲束指向近表面橫孔位置，使探頭在圓鋼表面前后左右移動(dòng)，當(dāng)80%高度。將探頭沿周向方向前后移動(dòng)。4040調(diào)校和復(fù)驗(yàn)設(shè)備準(zhǔn)備檢測(cè)儀器在調(diào)試前應(yīng)預(yù)先通電、預(yù)熱，以確保儀器使用過(guò)程中性能穩(wěn)定。在每次檢測(cè)周期開(kāi)始，對(duì)設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，設(shè)備應(yīng)能清晰識(shí)別出人工缺陷的反射信號(hào)，該信號(hào)用于設(shè)置檢測(cè)缺陷的觸發(fā)閾值。系統(tǒng)調(diào)校首次使用的儀器型號(hào)，探頭規(guī)格型號(hào)，被檢工件規(guī)格和聲束孔徑、角度、聚焦、聲程范圍等設(shè)非參考系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置足夠高的脈沖重復(fù)頻率，且避免產(chǎn)生幻象波。30mm。當(dāng)周向電子掃描方式為橫波檢測(cè)時(shí)，非參考系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置電子掃描聲束的聲束偏轉(zhuǎn)角，否則偏轉(zhuǎn)角度應(yīng)為零。非參考系統(tǒng)電子掃描聲束應(yīng)設(shè)置聲束聚焦。非參考系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置掃描聲程范圍（包含圓鋼被檢測(cè)區(qū)域）。8周向電子掃描方式非參考系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置電子掃描步進(jìn)不大于聲束周向等效寬度；周向電子掃描方式應(yīng)使用多個(gè)周向凹面陣列探頭，且至少重復(fù)覆蓋聲束主動(dòng)孔徑寬度，組成完整的圓周覆蓋。周向電子掃描方式的棒材軸向送進(jìn)速度應(yīng)符合公式(4)的規(guī)定。V????

≤?X×F???×103(m/s) (4)3×??式中：?——聲束軸向等效寬度（m；??——儀器設(shè)置的脈沖重復(fù)頻率（H；??——每個(gè)探頭串行掃描聲束的數(shù)量。軸向電子掃描方式非參考系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置電子掃描步進(jìn)不大于聲束軸向等效寬度。軸向電子掃描方式的棒材周向掃描的表面線速度應(yīng)符合公式(5)的規(guī)定。V????

≤W?×F???×103(m/s) (5)3×??式中：?——聲束周向等效寬度（m；??——儀器設(shè)置的脈沖重復(fù)頻率（z；??——每個(gè)探頭的串行掃描聲束的數(shù)量。軸向電子掃描方式的棒材螺旋掃查螺距應(yīng)符合公式(6)的規(guī)定。D???≤WP+?X???×??? (6)式中：?——探頭陣列長(zhǎng)度（m；?——聲束軸向等效寬度（；??——聲束孔徑陣元數(shù)；p——探頭陣元間距（m。DAC3DACDAC注：在大于3倍近場(chǎng)區(qū)情況下，可采用計(jì)算法確定縱波檢測(cè)靈敏度。80dB4dB～6dB。系統(tǒng)復(fù)驗(yàn)和檢測(cè)檢測(cè)開(kāi)始前應(yīng)在正常生產(chǎn)速度下，使用與生產(chǎn)檢驗(yàn)規(guī)格相同、鋼級(jí)相同的對(duì)比試樣校驗(yàn)檢測(cè)設(shè)8dB，檢測(cè)設(shè)備校驗(yàn)合格后方可進(jìn)行檢測(cè)。在選定的檢測(cè)速度下，在檢測(cè)圓鋼相同規(guī)格的對(duì)比試樣時(shí)，設(shè)備應(yīng)能連續(xù)運(yùn)行，且至少應(yīng)通過(guò)3在同一規(guī)格圓鋼連續(xù)生產(chǎn)檢驗(yàn)期間，應(yīng)利用對(duì)比試樣對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行定時(shí)校驗(yàn)，校驗(yàn)時(shí)間間隔4h。如果校驗(yàn)結(jié)果符合要求可繼續(xù)檢測(cè)，否則應(yīng)按上述要求重新對(duì)設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，并對(duì)上次設(shè)備校驗(yàn)后的圓鋼重新檢測(cè)。當(dāng)更換規(guī)格時(shí)應(yīng)按上述要求對(duì)設(shè)備進(jìn)行重新校驗(yàn)。判定在檢測(cè)過(guò)程中，缺陷反射波高大于或等于對(duì)應(yīng)等級(jí)人工缺陷波高則判定為可疑品。（或手工檢測(cè)確認(rèn)不合格的），應(yīng)判為不合格品。檢測(cè)記錄和報(bào)告檢測(cè)記錄檢測(cè)記錄應(yīng)至少包含以下信息：儀器重復(fù)頻率和掃描聲束重復(fù)頻率；相控陣探頭數(shù)量和類(lèi)型，包括頻率（中心頻率和帶寬）、陣元數(shù)量、陣元尺寸（長(zhǎng)和寬）、排列方向