ASME第V卷《無損檢測》

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1、 ASME 2010 第 V 卷《無損檢測 》新內(nèi)容 美國機械工程師學(xué)會（ ASME）于 2010 年 7 月 1 日發(fā)布的最新版 ASME第 V 卷《無損檢 測》，增添的新內(nèi)容大多是圍繞焊縫超聲檢測（ UT）展開的，可見 UT方法中隱含著大量鮮活 的科技新信息新技能， 無一不與當今高速發(fā)展的計算機技術(shù)息息相關(guān)。 充分熟悉新版新內(nèi)容， 熟練掌握新技能新要求， 為承壓設(shè)備制造質(zhì)量提供安全可靠和高效的檢測數(shù)據(jù)， 是當今無損 檢測人員與時俱進，接受時代挑戰(zhàn)的重要使命。以下先介紹新版 ASME有關(guān)承壓設(shè)備無損檢 測

2、的一般新內(nèi)容，而后重點介紹有關(guān)超聲檢測新技術(shù)的新規(guī)定新要求。 1 一般要求（第一章） 檢測結(jié)果評定（ T-180 ） 指出： ASME第 V 卷中各種無損檢測方法所提供的驗收標準，應(yīng)符合相關(guān)卷的要求，并 優(yōu)先采用相關(guān)卷的規(guī)定。 2 焊縫超聲檢測（第四章） 概述（ T-420 ） 指出：本章“焊縫超聲檢測方法”要求應(yīng)與第 V 卷第一章“一般要求”并駕齊驅(qū)，這是 指以下四方面的內(nèi)容： （ 1）粗晶焊縫 UT的特殊要求，按 T-451 。 （ 2）計算機成像技術(shù)（簡稱 CITs ）的特殊要求，按

3、T-452 。 （ 3） TOFD（超聲衍射時差）技術(shù)，按本章強制性附錄Ⅲ 。 （ 4）相控陣手工光柵式掃查技術(shù)，按本章強制性附錄Ⅳ 。 試塊曲率（） 有三點要求： （ 1）工件直徑 D＞ 500mm時，可用平面狀基本校驗試塊。 （ 2）工件直徑 D≤ 500mm時，應(yīng)使用曲面試塊。 一個曲面試塊可用于檢測倍直徑的范圍。例如， D = 200mm的曲面試塊，可用于校驗 D=180-300mm的曲面范圍。 D=24-500mm的曲面范圍，則需 6 種曲面試塊（見 圖 1）。 （ 3）管子校驗試塊：檢測管焊縫時，基本校驗試塊的結(jié)構(gòu)和反射體應(yīng)按 圖 2

4、；曲率要求 與上述（ 2）同。試塊尺寸與反射體位置應(yīng)適合于所用斜探頭校驗。 圖 1 試塊 - 工件曲面比限值 注：（ a）試塊長 L 最小應(yīng)為 200mm或 8T ( 取兩者中較大值 ) 。 （ b）外徑 Do≤ 100mm時，試塊弧長最小應(yīng)為 270； Do＞100mm時，試塊弧長最小應(yīng)為 200mm或 3T（取兩者中較大值） 。 （ c）槽深最小應(yīng)為 8 %T，最大 11%T。有堆焊層時，試塊堆焊層側(cè)的槽深，應(yīng)加上堆焊層厚度（即槽深最小為 8%T+ CT，最大為 11%T+ CT）

5、。 （ d）槽寬最大值并不很嚴。線槽可用電火花加工，或R≤3mm的端銑削。 （ e）槽長應(yīng)足以為校驗提供 3:1 的信噪比。 圖 2 管子 UT 基本校驗試塊 粗晶焊縫（ T-451 ） 概述中提到的粗晶焊縫是指高合金鋼和高鎳合金焊縫， 碳鋼和高合金鋼、 高鎳合金之間 的異種金屬焊縫， 其超聲檢測通常要比鐵素體鋼焊縫難度大。 超聲檢測的難度是由粗晶結(jié)構(gòu) 和各向異性結(jié)構(gòu)引起的； 這樣的結(jié)構(gòu)特征會使超聲波在各晶界面上的反射、 折射和衰減， 明 顯不同，也會使晶粒內(nèi)的聲速發(fā)生變化。對粗晶焊縫，通常用 縱波斜聲束 進行 UT

6、。探測前， 要制作焊接試板， 在焊縫金屬中設(shè)置參考反射體， 用單晶或雙晶縱波斜探頭進行驗證演示操 作。 計算機成像技術(shù)（ T-452 ） 指出：計算機成像技術(shù)（ CITs ）的主要貢獻，在于用于 缺陷表征分析評價 時的有效性。 但 CITs 也可用于進行探傷所需要的基本掃查動作。用計算機處理的數(shù)據(jù)分析和顯示技術(shù)， 可與自動或半自動掃查機構(gòu)聯(lián)用 ，以獲得缺陷的兩維和三維圖像， 從而強化重要工件或結(jié)構(gòu)件的檢測能力。計算機處理可用于定量評價用超聲波或其它無損檢測方法檢出的缺陷類型、 尺寸、形狀、位置和方向。有關(guān)可使用的一些計算機成像技術(shù)（包括  合

7、成孔聚焦法 ——即 SAFT法、線合成孔聚焦法——即  L-SAFT 法、寬帶全息照相法、相控陣法、  TOFD法、自動取 樣成像法），可參閱相關(guān)非強制性附錄 E。 焊縫距離波幅法（ T-472 ） 有關(guān)卷規(guī)定用距離波幅法檢測和評價焊縫時，  應(yīng)使用  1 個斜探頭在焊縫軸線的平行方向 和橫切方向?qū)附咏宇^進行掃查（至少  4 向掃查）。斜探頭探傷前，先用直探頭在焊縫兩側(cè) 對斜聲束要通過的母材區(qū)域，  進行檢測， 以發(fā)現(xiàn)有可能妨礙斜探頭聲束檢測焊縫缺陷。  非強 制性附錄  I 提

8、供了用多種角度的斜探頭探傷法。 文檔資料（ T-490 ） 拒收缺陷（） 對拒收缺陷應(yīng)做出記錄。記錄內(nèi)容至少應(yīng)包括：缺陷性質(zhì)（即指明是裂紋、未熔合、夾 渣等）、位置和范圍 （指長度）。非強制性附錄 D和 K 給出了斜探頭和直探頭探傷的一般記錄 的示例。指明也可采用其它方法。 3 TOFD 技術(shù) （強制性附錄Ⅲ） TOFD  對比試塊 TOFD檢測靈敏度調(diào)整用的對比試塊見 圖 3 和圖 4。圖 3 是厚度不分區(qū)檢測用的對比試塊， 至少設(shè)置 2 個橫孔，橫孔深度位置分別為

9、T/4 和 3T/4 。 圖 4 是厚度一分為二、作二分區(qū)檢 測用的對比試塊，每一分區(qū)，在分區(qū)厚度 1/4 和 3/4 處，均分別設(shè)置橫孔。對對比試塊，只 規(guī)定試塊厚度范圍和橫孔深度位置， 未規(guī)定試塊長寬和孔位兩維具體尺寸， 但指出： 試塊長 寬尺寸和橫孔位置，要適合于所用探頭聲束角度的靈敏度調(diào)整。 壁厚 /mm 孔徑 /mm ≤ 25 ＞25～50 3 ＞ 50～ 100 5 ＞100 6 圖 3 厚度不分區(qū) TOFD對比試塊

10、 圖 4 厚度二分區(qū) TOFD對比試塊 缺陷定量和評定 有缺陷測高要求時，儀器和系統(tǒng)按有關(guān)規(guī)定（Ⅲ -463 ）校驗后，將 TOFD探頭對放在 校 驗試塊 上，根據(jù)試塊底面反射信號圖像位置判讀的深度偏差，應(yīng)不大于實際厚度 1mm。用 深度分區(qū)的 TOFD檢測，若試塊底面反射信號圖像不顯示，或難以分辨時，也可使用試塊中 的橫孔或其它已知深度的參考反射體， 根據(jù)其信號圖像位置， 判讀深度偏差。 有關(guān)缺陷定量 和評定的附加信息，詳見非強制性附錄 L和 N。 注意，只有當所有顯示參數(shù)調(diào)整（即對比度、亮度、直通波和底波移除、 SA

11、FT處理等） 完成后，才能進行最終評定。 TOFD檢測一般要求（非強制性附錄  O） 2010 版增補了一份很重要的非強制性附錄  O—— 有關(guān)  TOFD法的一般檢測要求，詳述 了 TOFD法的探頭參數(shù)（頻率、晶片尺寸、角度）的選定，給出了薄板、中厚板、厚板 TOFD 檢測中探頭對的 探測布置和聲束示蹤圖 （ 4 張圖），交代了厚度分區(qū)掃查的通道設(shè)定數(shù)和聲 束交叉位置等要素要領(lǐng)要點。 這些內(nèi)容與非強制性附錄 N 所提供的 32 張有關(guān) TOFD顯示圖的 評定，一起構(gòu)成承壓設(shè)備 TOFD焊縫檢測的最大亮點——最關(guān)鍵的技術(shù)

12、。 所有 TOFD檢測人員， 必須習(xí)之而諳熟于心，馭之而得心應(yīng)手。 （ 1）探頭參數(shù) 用 TOFD法檢測鐵素體焊縫時，不同厚度范圍適用的 TOFD探頭參數(shù)見 表 1 和表 2。 （ 2）探測布置 當厚度達到 75mm以上時，單一探頭的聲束擴散不大可能產(chǎn)生足夠的聲強來很好檢測整 個被檢區(qū)域。因此， 被檢厚度應(yīng)分成若干層區(qū)，進行分層檢測。厚度分區(qū)數(shù)與聲束交叉位置 的一般設(shè)定導(dǎo)則見 表 3；厚度分區(qū)的 TOFD探測布置和聲束示蹤圖例見 圖 5～圖 8。 表 1 厚度不分區(qū)檢測時 TOFD探頭參數(shù)的選定（ t ＜ 75mm）

13、 厚 度 t/mm 標稱頻率 /MHz 晶片尺寸 /mm 聲束角度 ＜13 10～ 15 3～ 6 60～70 13～＜ 38 5～10 3～ 6 50～70 38～＜75 2～ 5 6～13 45～ 65 表 2 厚度分區(qū)檢測時 TOFD探頭參數(shù)的選定（ t ＞ 75mm～300mm） 厚 度 t/mm 標稱頻率 /MHz 晶片尺寸 /mm 聲束角度 ＜38 5～15 3～ 6 50～70 38 ～300 1～ 5 6～ 45～ 60

14、 表 3 對接焊縫 TOFD檢測厚度分區(qū)設(shè)定導(dǎo)則（ t ＜ 300mm） 厚 度 t/mm 聲束交叉位置 厚度分區(qū)數(shù) ﹡ 深度范圍 （近似值） ＜ 50 1 0～ t (2/3) t 50～＜100 2 0 ～t/2 (2/3) t t/2 ～ t (5/6) t 0 ～t/3 (2/9) t 100～＜ 200 3 t/3 ～ 2t/3 (5/9) t 2t/3 ～t (8/9) t 0 ～t/4 (1/12

15、) t 200～＜ 300 4 t/4 ～ t/2 (5/12) t t/2 ～ 3t/4 (8/12) t 3t/4 ～t (11/12) t ﹡ 厚度分區(qū)不一定等高。 圖 5 厚度不分區(qū) TOFD探測布置 圖 6 厚度二分區(qū) TOFD探測布置（厚度分區(qū)等高） 圖 7 厚度三分區(qū) TOFD探測布置 （厚度分區(qū)不等高，強調(diào)

16、 2 次偏置掃查） 圖 8 厚度四分區(qū) TOFD探測布置（厚度分區(qū)等高） 4 相控陣線掃查檢測技術(shù)（強制性附錄Ⅴ） 適用范圍 敘述用線陣列探頭進行相控陣 E（電子）掃描（固定角度）和 S（扇形）掃描編碼線掃 查檢測的要求。 三個術(shù)語的意義： （ 1）E 掃法（見 圖 9） 又稱電子光柵掃描法。將單一聚焦法則通過多路傳輸，遞加于一組組主動陣元，讓壓 電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的角度恒定的超聲波束， 沿著相控陣探頭長度方向， 以給定的增量進行快速掃查。 （ 2）S 掃法（見 圖

17、10） 又稱扇形掃查法或方位角掃查法。 S 掃法，可指聲束移動，也可指數(shù)據(jù)顯示： a. 聲束移動是指將一組聚焦法則，施加于同一組陣元，通過壓電轉(zhuǎn)換，使其在被檢材料中產(chǎn)生一系列給定角度范圍的扇形聲束。 b. 數(shù)據(jù)顯示是指由特定陣元組產(chǎn)生的所有 A 掃描的兩維視圖，這些 A 掃描的時間延遲 和聲束折射角均經(jīng)校準。 掃查體積已校準的 S 掃圖像一般顯示扇形圖像， 圖像中缺陷形位可 測。 （ 3）線掃法 所謂線掃查 （也稱為行掃查） ，是指探頭以固定的焊縫 - 探頭距離、 平行于焊縫軸線的單 道掃查。 圖 9 相控陣 E

18、掃法 （激勵晶片的電子束直線移動，試件和探頭均不移動） 圖 10 相控陣 S掃法 （上為扇形聲束掃查橫孔，下為扇形掃描圖像顯示） 通用要求和特定要求 （ 1）相控陣 E 掃和 S 掃檢測的通用要求按第四章“焊縫超聲檢測方法” 正文，特定要求按本附錄 V。 （ 2）相控陣 UT工藝規(guī)程分通用要求和特定要求，兩者須同時滿足。通用要求（ 20 項） 見表 4，特定要求（ 12 項）見 表 5。 表 4 ASME規(guī)定的 UT 工藝必須量化的通用性要求 變素分類 序號 必須量化的 UT通用工

19、藝參數(shù) 1 受檢焊縫幾何形狀，包括厚度尺寸，母材產(chǎn)品形式（管、板等） 2 進行檢測的表面 3 檢測方法（直射波、斜射波、接觸法或液浸法） 重 4 聲波在材料中的傳播角度和波型 5 探頭型式、頻率和晶片尺寸、形狀 要 6 特殊探頭、楔塊、襯墊或鞍座 7 超聲儀 變 8 校驗（校驗試塊和方法） 9 掃查方向和范圍 素 10 掃查方式（手工或自動） 11 幾何信號與缺陷信號的識別方法 12 測定信號大小的方法 13 計算機數(shù)據(jù)采集（使用時 14 掃查覆蓋性（僅指減少時） 15 人員操作要求

20、（有要求時） 非 1 人員資格鑒定要求 重 2 表面狀態(tài)（探測面，校驗試塊） 要 3 耦合劑牌號或類型 變 4 自動報警或記錄設(shè)備（用到時） 素 5 記錄、包括要記錄的必要校驗數(shù)據(jù)（如儀器設(shè)定） 表 5 ASME 規(guī)定的 PA檢測工藝必須量化的特定性要求 變素分類 序號 必須量化的 UT 特定工藝參數(shù) 1 探頭（陣元或晶片尺寸，陣元數(shù)，陣元芯距，陣元間距） 2 焦點范圍（識別平面，焦點深度，或聲程距離） 重 3 虛擬窗尺寸（陣元數(shù)，陣元寬度、有效高度﹡） 要

21、4 楔塊角度 變 5 掃查布置圖（施探圖） 素 ● E 掃描附加要求 6 光柵角度 7 虛擬窗起始和終止晶片號數(shù)（如 1-126,10-50 等） 8 虛擬窗增量變化（晶片步進數(shù)，如 1,2 等） ● S 掃描附加要求 9 掃查角度范圍（如 40 - 50，50 - 70等） 10 掃查角度增量變化（如 , 1 等） 11 虛擬窗晶片序號（第一個和最后一個） 非重要 12 焊縫軸線參考點標記 變素 ﹡有效高度是指由聚焦法則中使用的第一個和最后一個晶片的外端

22、兩者之間測出的距離。 ASME規(guī)定：對工藝規(guī)程中的每一量化要求，應(yīng)規(guī)定一個數(shù)值或數(shù)值范圍。當產(chǎn)品設(shè)計 或制造規(guī)范提出要對 UT或 PA工藝進行評定時， 若上述 表 4 和表 5 列出的重要變素的量化要求偏離規(guī)定的數(shù)值或數(shù)值范圍， 就要求對 UT或 PA工藝重新進行評定。 對非重要變素的變化，則不要求工藝重評。 但不管是重要變素， 還是非重要變素，有了變化， 都要求對原書面工藝進行修改或增補。 相控陣掃查布置圖（ Scan Plan ） 用線陣探頭，作相控陣 E 掃描（固定角度）和 S 掃描編碼線掃查檢測前， ASME要求必 須給出 掃查布置圖（施探圖）

23、 ，示出探頭的放置和移動方式 ，以為焊縫檢測提供標準化和有 重復(fù)性的方法。 掃查布置圖（施探圖） 中除含有 表 5 所示數(shù)據(jù)（重要變素 11 項，非重要變 素 1 項）外，還應(yīng)指明聲束角度和相對于焊縫軸線參考點的方向、 焊接接頭的幾何形狀尺寸、 以及檢測區(qū)域數(shù)。 圖 11～圖 14 給出了薄板、 中厚板和厚板對接接頭對接焊縫及 T 型接頭組合焊縫的典型 相控陣掃查布置和聲線示蹤圖例（要領(lǐng)和細節(jié)另文詳述） 。 薄壁對接焊縫應(yīng)從焊縫兩側(cè)進行探測， 最好從開有坡口的焊縫一側(cè)探測 （探頭可接近時） 。對薄壁焊縫，

24、 只要探頭參數(shù)適當，聲束足以全覆蓋檢測范圍，以單一探頭 - 焊縫距離作線掃查即可。 圖 11 薄壁和中薄壁對接焊縫的 S 掃和 E 掃 厚壁對接焊縫應(yīng)從焊縫兩側(cè)進行探測， 最好從開有坡口的焊縫一側(cè)探測 （探頭可接近時） 。對厚壁焊縫，可用兩種或兩種以上的探頭 - 焊縫距離，或多種聚焦法則的探頭 - 焊縫距離，進行線掃查，以確保全部覆蓋檢測體積。 圖 12 厚壁對接焊縫的 S 掃和 E 掃 對 T 型接頭，可將斜探頭置于腹板上，用類似于對接接頭對接焊縫的

25、檢測方法進行探傷。腹板厚度較薄時，可只用一種探頭 - 焊縫距離作 E 掃描或 S 掃描。只要可接近，斜探頭應(yīng)從腹板兩面進行檢測。 圖 13 T 型接頭的 S 掃描 （腹板側(cè)斜探傷） 只要可接近， T 型接頭焊縫最好從翼板外側(cè)進行探測。為使焊縫熔合面（ 陷獲得最佳檢出，可三法并舉： （0 E 掃描） + （小角度縱波 E 掃描 ）+  K 型坡口有三個熔合面）的缺 （橫波 E 掃描）。

26、圖 14 T 型接頭的 E 掃描（翼板外側(cè)探傷） 儀器設(shè)備校驗 （ 1）儀器線性  對超聲儀器的波幅控制線性，  要求按強制性附錄Ⅱ，  對每一脈沖發(fā)生器 - 接收器電路進行校驗。校驗方法與常規(guī)方法同（略）  。 （ 2）聚焦法則  這是相控陣操作文件，  用于確定激活的探頭陣元及其時間延遲法則，  由 此確定聲束聚焦位置。  聚焦法則既適用于聲波的發(fā)射，  也適用于聲波的接收。  檢測過程中使 用的聚

27、焦法則，也應(yīng)使用于校驗過程。  圖  15 表示聚焦法則用于縱波直探傷和橫波斜探傷的 原理圖。 （ 3）聲束校驗 檢測中用到的所有聲束均應(yīng)一一校驗， 以提供檢測聲程中相應(yīng)距離和波幅校準的量值。此聲束校驗應(yīng)包括對楔塊聲程變化和楔塊衰減效應(yīng)所作出的補償修正。 （ 4）編碼器校驗  用線陣探頭加編碼器作  E 掃描或  S 掃描檢測前， 應(yīng)對所用編碼器進行 校驗。校驗間隔不超過一個月，或在首次使用后不超過一個月；校驗時，編碼器至少移動 500 mm。顯示值偏差應(yīng)不大于實際移動距離的  1 %。

28、 （ a）垂直入射 （ b）傾斜入射圖 15 相控陣聲束聚焦原理簡圖 掃查聲束覆蓋范圍 要檢測的焊縫和熱影響區(qū)體積， 應(yīng)使用帶編碼器的線陣探頭進行線掃查。 每次線掃查應(yīng) 平行于焊縫軸線，探頭 - 焊縫距離保持不變，聲束垂直于焊縫軸線。要領(lǐng)如下： （ 1）探頭離焊縫軸線的距離應(yīng)借助于固定的導(dǎo)軌或機械裝置，保持一定。 （ 2）E 掃描的檢測角度和 S 掃查的角度范圍，應(yīng)針對被檢焊接接頭，適當選定。 （ 3）掃查速度應(yīng)使每 25mm線掃查長度的數(shù)據(jù)漏失， 少于 2 數(shù)據(jù)線， 且無相鄰數(shù)據(jù)線跳過現(xiàn)象。 （ 4）對 E 掃

29、描法來說，相鄰主動窗（即窗口增量變化）之間的重疊應(yīng)至少為有效窗高 度的 50%。 （ 5）對 S 掃描法來說，角度掃查增量變化最大應(yīng)為 1或足以確保 50%的聲束重疊。 （ 6）當需用多道線掃查來覆蓋被檢焊縫和熱影響區(qū)母材時，相鄰線掃查之間的重疊范圍，對 E 掃描，應(yīng)確保至少有 10%的有效窗高度；對 S 掃描，至少為 10%的聲束寬度。 掃描數(shù)據(jù)記錄 ASME規(guī)定：對關(guān)注的檢測區(qū)，應(yīng)記錄未作處理、未設(shè)門限值的  A 掃描數(shù)據(jù)，最小數(shù)字 化頻率為檢測頻率的  5 倍，記錄增量最大值  ΔRmax相

30、關(guān)于材料厚度  t ： （ 1） t ＜ 75mm時， ΔRmax≯ 1mm； （ 2） t ≥ 75mm時， ΔRmax≯ 2mm。 焊縫橫向缺陷的檢測 對橫切焊縫軸線的缺陷（如橫向裂紋） ，可不采用探頭平行于焊縫軸線的線掃查，而用 斜探頭沿焊縫寬度方向進行手工掃查。 相控陣 UT 檢測記錄報告 每次檢測，除需記錄一般手工 UT 要求的 19 項內(nèi)容外，還需記錄 4 項與相控陣直接相 關(guān)的特定內(nèi)容，即： （ 1） UT一般記錄內(nèi)容： a. 檢測規(guī)程號和修訂號； b. 超聲探傷儀標識（包括出廠編號）

31、 ； c. 探頭標識（包括出廠編號，頻率，尺寸） ；d. 所用聲束角度； e. 所用耦合劑、牌號或類型； f. 所用探頭電 纜、類型和長度； g. 所用特殊設(shè)備（探頭、斜楔、導(dǎo)塊、自動掃描設(shè)備，記錄設(shè)備等） ； h. 計算機程序標識及修改情況（如用到） ； i. 校驗試塊標識； j. 模擬試塊，電子模擬體標識 （如用到）；k. 儀器參考水平增益，以及衰減、抑制調(diào)節(jié)（如用到） ；l. 校驗數(shù)據(jù)（包括參 考反射體， 指示幅度， 距離讀數(shù)）；m. 初始校驗時， 與數(shù)據(jù)相關(guān)的模擬試塊和電子模擬體 （若 使用）；n. 掃查焊縫或體積的位置和標識； o. 進行檢

32、測的表面，以及表面狀態(tài)； p. 檢出判 廢缺陷或返修區(qū)的示圖或記錄； q. 無法接近的區(qū)域或焊縫； r. 檢測人員代號和資格等級； s. 檢測日期。上述 b ～ m，可作單獨校驗記錄，校驗記錄號應(yīng)列入檢測報告中。 （ 2） PA特定記錄內(nèi)容 ： a. 探頭陣元（晶片）尺寸、陣元數(shù)、陣元芯距、陣元間距； b. 聚焦法則參數(shù)，包括角度、變角范圍、焦深、焦平面、使用陣元數(shù)、變角或變陣元增量、起始和終止陣元號或起始陣元號； c. 楔塊角度； d. 掃查布置圖（施探圖） 。 所記錄的 A 掃描數(shù)據(jù)僅需保存到最終缺陷評定已完成

33、為止。 果應(yīng)參照原始的、不作處理的 A掃描數(shù)據(jù)進行。  換言之， 缺陷的最終評定結(jié) 5 基于制造驗收標準的 UT要求（強制性附錄Ⅵ） 適用范圍 本附錄提供按基于車間制造驗收標準進行 自動或半自動超聲檢測 的有關(guān)要求。 所謂制造 驗收標準，即根據(jù)缺陷表征（包括定性——如裂紋、未熔合、未焊透、夾渣等，以及定量— —如測長等），來對焊縫進行驗收的標準。 工藝規(guī)程和規(guī)程評定 基于制造驗收標準的 UT工藝規(guī)程，除滿足 表 4 規(guī)定的 通用性量化要求 （ 20 項）外，還 必須滿足 表 6 規(guī)定的 特定性量化要求 （

34、 6 項）。 表 6 ASME 規(guī)定的基于制造驗收標準的  UT工藝要求 變素類別  序號  必須量化的  UT工藝要求 1 掃查布置圖（施探圖） 2 計算機軟件 重要變素 3 掃查方式（自動或半自動） 4 缺陷表征方法 5 缺陷定量（測長）方法 非重要變素 6 掃查器、連接器及導(dǎo)軌 人員資格 只有有資格的 UT人員，才能進行產(chǎn)品掃查檢測。所謂有資格，是指在設(shè)備的使用上經(jīng) 過培訓(xùn)，并經(jīng)操作演示， 證明其具有

35、獲取適當檢測數(shù)據(jù)的能力。 分析和評定采集數(shù)據(jù)的人員，應(yīng)為對設(shè)備使用和所用軟件有培訓(xùn)記錄和證明文件的Ⅱ級或Ⅲ級人員。 人員培訓(xùn)和證明文件的要求， 應(yīng)在業(yè)主的 NDE人員培訓(xùn)、 考試和資格評定實施細則中予以說明。 儀器要求 超聲檢測應(yīng)使用自動或半自動掃查設(shè)備進行，設(shè)備應(yīng)能用計算機獲取數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)。 對橫向反射體（即橫向裂紋）的檢測，應(yīng)使用手工進行，除非設(shè)計、制造規(guī)范規(guī)定也要作自 動或半自動掃查檢測。 用手工檢測焊縫橫裂時， 聲束指向應(yīng)基本上平行于焊縫軸線； 探頭的操作應(yīng)使超聲能量通過需檢查的焊縫體積和附近的熱影響區(qū)母材區(qū)域。在一個方向檢測完 畢，探頭應(yīng)轉(zhuǎn)過 1

36、80，在另一方向重復(fù)上述檢測。焊縫余高未磨平時，探頭應(yīng)置于焊縫兩側(cè)沿焊縫軸線方向作斜平行掃查。 掃查器專用試塊（ Scanner Block ） 掃查靈敏度調(diào)整用的試塊材料和形狀尺寸，應(yīng)滿足的要求與常規(guī) UT 相同。但 試塊厚度 T 應(yīng)在 6 mm 或被檢試件厚度的 25%以內(nèi)（取兩者中較小值） ，且試塊中設(shè)置的橫孔數(shù)和橫孔 位置，應(yīng)確認符合按掃查布置圖布位的掃查器中每個探頭或探頭對（采用 TOFD布置時）的 靈敏度調(diào)整要求。掃查器專用試塊是第四章焊縫 UT用一般基本校驗試塊的附加試塊，除非 它也有基本校驗試塊所要求的指定參考反射體。 掃查數(shù)據(jù)記錄方式

37、 應(yīng)使用電子方法（如磁盤、光盤、優(yōu)盤等）存儲原始的、未經(jīng)處理的掃查數(shù)據(jù)。 校驗驗證 即系統(tǒng)驗證掃查。每當檢測人員換人（自動檢測除外）時，或 掃查布置圖 要求修正（如 考慮焊縫兩側(cè)母材區(qū)的檢測）時，每次檢測或一系列類似檢測開始前、 或檢測完成后， 應(yīng)在 掃查專用試塊上進行驗證掃查，確認距離范圍點和靈敏度調(diào)整值符合要求。 檢測范圍 應(yīng)按掃查布置圖要求，掃查被檢體積（焊縫加兩側(cè)一定寬度的母材熱影響區(qū)） 。 結(jié)果評定 三項注意點： （ 1）分層缺陷的評定：在母材區(qū)存在的分層缺陷，因妨礙焊縫缺陷的探測和評定，應(yīng) 要求對

38、 掃查布置圖（施探圖） 進行修正， 以表明實際可檢的最大體積范圍， 并將情況注明在檢測報告中。 （ 2）缺陷評定時機：最終缺陷評定只能在所有顯示參數(shù)調(diào)整（如對比度、亮度及直通波和底波去除、及 SAFT處理等）已完成后進行。 （ 3）補充的手工檢測法：在全自動或半自動掃查過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷，也可用手工檢測進行補充檢測。 檢測記錄報告 （ 1）顯示記錄 a. 合格顯示： 在承壓設(shè)備制造規(guī)范中， 無論是第Ⅷ卷壓力容器， 還是第Ⅰ卷動力鍋爐， ASME都規(guī)定焊縫超聲檢測時，只要性質(zhì)不是判定為裂紋類面狀缺陷的顯示信號，其幅度達 到記錄線（即 5

39、0%DAC線）或記錄線以上、 DAC線以下而長度未超標，可判為合格缺陷，無 需返修，但要有記錄，記錄中應(yīng)注明不返修區(qū)域的位置、信號幅度、缺陷尺寸、深度位置及 缺陷類別。 b. 判廢顯示：顯示信號幅度超過 20% DAC線的缺陷，操作者應(yīng)對其定形、定性和定位 并按下列驗收標準進行合格與否的評定： ① 凡判定為裂紋、未熔合或未焊透類面狀缺陷的顯示，無論長短，均評定為不合格。 ② 信號幅度超過 DAC線（即定量線）的其它缺陷，其長度超過 表 7 所示數(shù)值，則評定 為不合格。 表 7 ASME 對長形體積狀缺陷規(guī)定的允許限值 壁 厚

40、 t 體狀缺陷長度允許限值L max ＜19 6 19-57 ( 1/3) t ＞57 19 注： t 是指不包括余高的焊縫厚度。對接焊縫由不同壁厚對接時， t 取兩者中較小厚度。 判廢顯示應(yīng)有記錄，至少應(yīng)注明其性質(zhì)（如裂紋、未熔合、未焊透、夾渣、氣孔等） ， 位置，范圍（長度） 。 （ 2）檢測報告 由兩部分內(nèi)容組成： a. 一般內(nèi)容（共 19 項，與（ 1）同）； b.特定內(nèi)容（共 5 項）：① 掃查布置圖（施探圖） ；② 掃查器及貼附裝置、導(dǎo)向機構(gòu)； ③ 缺陷顯示數(shù)據(jù)

41、 （在焊縫中的位置， 長度，性質(zhì)——裂紋、 未熔合、 未焊透、 夾渣、氣孔）； ④ 最終顯示處理等級；⑤ 補充手動法缺陷顯示數(shù)據(jù)（如用則加，同樣要有定位、定長、定性數(shù)據(jù)）。 6 基于斷裂力學(xué)驗收標準的 UT要求（強制性附錄Ⅶ） 適用范圍 這份附錄提供按基于斷裂力學(xué)驗收標準進行自動或半自動超聲檢測的有關(guān)要求。 所謂基 于斷裂力學(xué)驗收標準，即 根據(jù)缺陷定型 （即表面或亞表面）和 定量（即長度和自身高度）來 對缺陷進行分類和驗收 的標準。 工藝規(guī)程評定 基于斷裂力學(xué)驗收標準的 UT 工藝規(guī)程評定，應(yīng)按強制性附錄Ⅷ進行，并符

42、合一般 UT 的通用性要求 （表 1）和本附錄的 特定性要求 （表 8）。 表 8 ASME 規(guī)定的基于斷裂力學(xué)驗收標準的 UT工藝要求 變素類別 序號 必須量化的 UT工藝要求 1 掃查布置圖（施探圖） 2 計算機軟件 重要變素 3 掃查方式（自動或半自動） 4 缺陷定量方法 非重要變素 5 掃查器、貼附器及導(dǎo)軌 結(jié)果評定 （ 1）非距離波幅法的顯示評定 凡圖像顯示長度 L 達到下列數(shù)值者，應(yīng)根據(jù) ASME相關(guān)卷驗收標準進行評定。 ① T ≤ 38mm時， L＞ 4mm。

43、 ② 38 ＜ T＜ 100mm時， L＞ 5mm。 ③ T＞ 100mm時， L＞ 或 19 mm（取兩者中較小值） 。 T：焊縫附近母材標稱厚度。焊縫由不同壁厚的材料對接而成時，材料厚度取較薄者。 （ 2）缺陷分類和缺陷定量 ① 缺陷分類（兩分法） 根據(jù)缺陷離工件表面（放置探頭的一面）的距離，缺陷應(yīng)分成  表面缺陷（  Surface Indications  ）和亞表面缺陷（  Subsurface Indications  ）。 a. 表面缺陷：缺陷離表面距離等于或小于缺陷半高者。

44、定為表面缺陷者，有缺陷在工 件表面開口的，也有缺陷在工件表面不開口的兩種  [ 見圖 16(a)(b) ] 。 b. 亞表面缺陷：缺陷離表面距離大于缺陷半高者  [ 見圖 16(c) ] 。 ② 缺陷定量（矩形法） 缺陷尺寸應(yīng)借助于包含缺陷整個面積的矩形來確定（見  圖 17）。 a. 缺陷長度應(yīng)取平行于工件內(nèi)承壓面的矩形長度。 b. 缺陷高度應(yīng)取垂直于工件內(nèi)承壓面的矩形高度。 圖 16 單個缺陷的分類： (a)

45、(b) 表面缺陷； (c) 亞表面缺陷 注： 1. d、 d1 、d2、 d3 、 2d1、 2d2 、2d3 均為單個缺陷深度。 2 ．圖中 S 值有 2 個時，取兩者中較大值。 圖 17 承壓面垂直平面上多個平面狀缺陷的歸一處理和矩形定量 7 缺陷定量和分類工藝評定要求（強制性附錄Ⅷ） 適用范圍 當規(guī)定要 按基于斷裂力學(xué)的驗收標準對缺陷進行定量和分類 超聲檢測工藝。所謂定量，是指對缺陷測長和測高（壁厚方向的高度） 定缺陷是表面缺陷還是亞表面缺陷。 

46、 時，應(yīng)按本附錄要求評定﹡；所謂分類，是指確 ﹡ 本附錄所定方法適用于 ASME有關(guān)卷提出對新結(jié)構(gòu)進行控制時的要求。當用戶要為其他用途（如竣工檢 測）指定按本附錄規(guī)定時，應(yīng)考慮在焊接評定試板中至少設(shè)置 3 個缺陷，這些缺陷要求是特制的在用缺陷 （如疲勞裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋等） ，或者也可指定 按 ASME第十四章提出的所謂高精度型評定 。 執(zhí)行本附錄時，也要遵循第四章《焊縫超聲檢測方法》的通用要求。 測評試塊（ Determination Blocks ） （ 1）一般要求：制作測評試塊用

47、的材料（包括同種金屬和異種金屬） 、質(zhì)量、堆焊層、 熱處理、表面光潔度、試塊曲率（包括 D＞ 500mm和 D≤ 500mm）等要求，與通常 UT基本校 驗試塊相同。 （ 2）制作方法：測評試塊應(yīng)使用焊接方法制作，也可用熱靜壓加工（ HIP），只要聲特 性相似。 （ 3）試塊厚度： 測評試塊的厚度應(yīng)為被檢厚度的 25%以內(nèi) 。焊縫由不同厚度的材料對 接而成時，試塊厚度應(yīng)按較薄厚度取值 25%以內(nèi)。 （ 4）焊接結(jié)構(gòu)：測評試塊的焊接接頭結(jié)構(gòu)（如坡口型式、坡口角度、鈍邊高度、根部間隙等）應(yīng)能代表產(chǎn)品焊接接頭細節(jié)。 （ 5）缺陷位置：除非 ASME有關(guān)

48、卷另有規(guī)定， 測評試塊應(yīng) 至少設(shè)置三個實際平面狀缺陷 ，也可設(shè)置三個電火花加工的線槽，線槽方向模擬平行于產(chǎn)品焊縫軸線和主要坡口面的缺陷。 試塊缺陷應(yīng)位于或靠近試塊坡口面，缺陷布位要求： ① 一個表面缺陷位于代表工件外表面的試塊表面； ② 一個表面缺陷位于代表工件內(nèi)表面的試塊表面； ③ 一個亞表面缺陷。 當要用的掃查布置圖將焊縫厚度分若干層區(qū)進行檢測時，要求每一層區(qū)至少設(shè)置一個缺陷。 （ 6）缺陷尺寸： 測評試塊的缺陷尺寸應(yīng)根據(jù)測評試塊厚度確定， 并不得大于 ASME有關(guān)卷的規(guī)定值。 ① 被檢材料壁厚 t ＜ 25mm時，試塊缺陷尺寸應(yīng)為允許的最

49、大缺陷高度。 ② 被檢材料壁厚 t ≥ 25mm時，試塊缺陷尺寸應(yīng)取 高長比（ Aspect Radio ） a/ l = 作為 允許的缺陷尺寸 ( l ：缺陷長度； a：表面缺陷的高，亞表面缺陷的半高；參閱 圖 14) 。 （ 7）用設(shè)置單面缺陷替代雙面設(shè)置缺陷：若評定掃查過程中，對測評試塊從兩個主要探測面均可進行掃查（例如， D＞ 500mm的工件，內(nèi)外表面細節(jié)相似，無堆焊層或焊縫包覆層等），則可僅設(shè)置單面缺陷（即實際雙面探測） 。 （ 8）單側(cè)探傷要設(shè)置兩組缺陷：若因有障礙物妨礙，焊縫只能從焊縫軸線的一側(cè)進行 探測， 則測評試塊應(yīng)含有兩組缺陷

50、， 焊縫軸線兩側(cè)各設(shè)置一組缺陷 （即單側(cè)探傷時，要驗證探頭 - 焊縫近側(cè)和遠側(cè)缺陷的可探性） 。若評定掃查過程中， 對測評試塊從焊縫軸線兩側(cè)均可進行掃查（即焊接接頭細節(jié)相似，無障礙物妨礙） ，則僅需設(shè)置一組缺陷即可。 注： ASME規(guī)范第四章中出現(xiàn)的試塊  ( Block)  類型有： 1 校驗試塊  (Calibration Block  ，一般手工  UT用) 基本校驗試塊 Basic Calibration Block [ 包括非管型校驗試塊 (Non-Piping

51、 Calibration Block) ， 管型校驗試塊 (Piping Calibration Block) ；代用校驗試塊 (Alternate Calibration Block)] 2 對比試塊 ( Reference Block ， TOFD用 ) [ 雙層探對比試塊 (Two Zone Reference Block) ，多層探對比試塊 (Multiple Zone Reference Block) ] 3 掃查器試塊 ( Scanner Block ，自動和半自動 UT用 ) 4

52、 測定試塊 ( Determination Block) ，演示驗證試塊 ( Demonstration Block) ( 兩者均為缺陷定量分類用 ) 。 這里，為簡化起見，將兩者合二為一，統(tǒng)稱為“測評試塊”。 評定數(shù)據(jù)的儲存與提交 對演示驗證的測評試塊應(yīng)進行掃查，并按要評定的程序，儲存評定數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)連同觀測數(shù)據(jù)需用 軟件拷貝，應(yīng)一起提交檢驗員和用戶。 合格與否的評價 （ 1）缺陷定量和分類：缺陷應(yīng)根據(jù)要評定的書面規(guī)程進行定量和分類。 （ 2）自動和半自動掃查缺陷定量分類演示合格標準：所謂合格的演示， 除非用戶或 ASME

53、 有關(guān)卷另有規(guī)定，是指能將測評試塊中的所有缺陷檢出，并且符合下列三個條件： ① 所記錄的信號顯示或成像長度超過規(guī)程規(guī)定的評定標準； ② 缺陷尺寸測量值等于或大于實際尺寸（即長度和高度兩者） ； ③ 缺陷分類正確（即能判明是表面缺陷或亞表面缺陷） 。 （ 3）補充的手動檢測法演示合格標準：測評試塊中的缺陷，可用規(guī)程中概述的、作為補充檢測手段的手動檢測法， 進行定量分類， 只要自動或半自動掃查所記錄的缺陷信號顯示滿 足上述（ 2）①之要求，或者是用于橫向缺陷。除非用戶或 ASME有關(guān)卷另有規(guī)定，所謂合格 的演示，是指測評試塊中的缺陷檢測演示結(jié)果滿足下列兩條

54、件： ① 缺陷尺寸測量值等于或大于實際尺寸（即長度和高度兩者） ； ② 缺陷分類正確（即能判明是表面缺陷或亞表面缺陷） 。 測評試塊的記錄報告 應(yīng)記錄以下內(nèi)容： a. 要評定的規(guī)程所指定的信息。 b. 測評試塊數(shù)據(jù)：① 試塊厚度；② 焊接接頭幾何形狀尺寸（包括堆焊層或焊縫包覆 層）；③ 缺陷在試塊中的位置； ④ 缺陷長度和高度尺寸； ⑤ 缺陷離表面的深度距離； ⑥ 缺 陷分類（表面或亞表面） ； c. 掃查靈敏度，探頭移動速度； d. 評定掃描數(shù)據(jù)； e. 缺陷定量結(jié)果數(shù)據(jù)（與上述b. 列出的缺陷已知

55、數(shù)據(jù)同） 。 f. 缺陷測評分類結(jié)果（即指明表面缺陷或亞表面缺陷）。 8 結(jié)束語 （ 1）ASME2010 版第 V 卷《無損檢測》在第四章《焊縫超聲檢測方法》中，增添了一系列有關(guān)計算機成像技術(shù) (CITs) 的新內(nèi)容新要求新規(guī)定， 特別是對本世紀初在承壓設(shè)備無損檢測上積極推廣應(yīng)用的超聲波 TOFD和相控陣技術(shù)，朝著標準化、規(guī)范化、系統(tǒng)化、合理化方向，提供了一系列法定依據(jù)和運作平臺。 （ 2）計算機成像技術(shù)的應(yīng)用強調(diào)半自動和自動掃查裝置的使用， 強調(diào)其在計算機數(shù)據(jù)分 析和圖像顯示上的優(yōu)勢，凸現(xiàn)其在缺陷定類、定量、定形、定位、定向上的獨特性。

56、 （ 3）有關(guān) TOFD技術(shù)的檢測操作、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果評定，應(yīng)將新版增補內(nèi)容與前版既定 內(nèi)容結(jié)合起來， 融會貫通。 諳熟領(lǐng)會原來的 32 張 TOFD圖譜， 加上新版的 4 張 TOFD設(shè)置圖， 是掌握 TOFD檢測技術(shù)的關(guān)鍵所在。 （ 4）悟透焊縫相控陣檢測常用模式——S 掃描和 E 掃描特征，聚焦法則的應(yīng)用，相控陣 系統(tǒng)特性的校驗， 校驗試塊的制備和應(yīng)用， 探測布置和探測工藝的特定要求和量化要求， 聲束覆蓋范圍的確定， 缺陷圖像的分析評定， 這些都是相控陣檢測新技術(shù)熟練運用的瓶頸所在。 （ 5）新版給出了兩種相關(guān)于驗收標準的UT 工藝要求： 一種是基

57、于車間制造驗收標準的， 一種是基于斷裂力學(xué)驗收標準的。 前者要求對缺陷表征定性、 測長定量， 后者要求對缺陷分類定型、測高定量。兩者都牽涉到具體的操作技能和技術(shù)細節(jié)。 （ 6）超聲檢測相當于由已知數(shù)求未知數(shù)的 “解方程” 過程，未知數(shù)是受檢焊縫中的缺陷，而已知數(shù)來自各種試塊和已知反射體。 ASME對試塊有一系列加工要求， 重視各種校驗試塊、 對比試塊和測評試塊的制備，熟悉各種試塊的應(yīng)用、校驗、測試和操作演示程序，也是 UT 人員的基本功。 （ 7）近年來，超聲 TOFD和相控陣技術(shù)已在國內(nèi)承壓設(shè)備的檢測上開始應(yīng)用，但應(yīng)用比 例， TOFD明顯領(lǐng)先于相控陣。因為 TOFD有行業(yè)標準 NB/T (JB/T 作支撐，而相控陣標準還在醞釀過程中。國際上，就 ASME和 ASTM有較系統(tǒng)的焊縫相控陣檢測標準。 完稿于 2011-10-5