ICS 77.040.01 N77 DB37 山 东 省 地 方 标 准 DB 37/T 3142—2018 小径管焊接接头相控阵超声检测技术规程 Technical regulation of Phased-array Ultrasonic Testing for welded joints of small diameter pipe 2018 - 02 - 13 发布 山东省质量技术监督局 2018 - 03 - 13 实施 发 布 DB37/T 3142—2018 前 言 本标准按照GB/T 1.1所给出的规则起草。 本标准由山东省质量技术监督局提出并归口。 本标准起草单位：中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司、山东丰汇工程检测有限公司、山 东省特种设备协会、神华国能山东建设集团有限公司、中国石化总公司济南炼油厂、华电国际电力股份 有限公司邹县发电厂、山东科捷工程检测有限公司、武汉中科创新技术股份有限公司。 本标准主要起草人：王耀礼、杜传国、顾显方、张波、郭怀力、苏敏、张勇、徐学堃、郭相吉、丁 成海、齐高君、梁玉梅、魏玉忠、李向前、徐祇宏、苑广存、林光辉、戴宪洲、鞠焕强、王敬昌。 I DB37/T 3142—2018 小径管焊接接头相控阵超声检测技术规程 1 范围 本标准规定了钢制承压设备小径管焊接接头相控阵超声检测方法及质量评定。 本标准适用于外径32 mm～89 mm，壁厚为4 mm～20 mm钢制承压设备全熔化焊小径管焊接接头的检 测。对厚度大于或者小于以上范围的工件，若经过工艺验证试验，能够满足检测灵敏度要求的，可参照 本标准内容。 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/T 9445 无损检测 人员资格鉴定与认证 GB/T 12604.1 无损检测 术语 超声检测 GB/T 29302—2012 无损检测仪器 相控阵超声检测系统的性能与检验 GB/T 32563—2016 无损检测 超声检测 相控阵超声检测方法 NB/T 47013.3—2015 承压设备无损检测 DL/T 820 管道焊接接头超声波检验技术规程 JB/T 11731—2013 无损检测 超声相控阵探头通用技术条件 JJF 1338—2012 相控阵超声探伤仪校准规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 坐标 coordinates 规定检测起始参考点O点以及X、Y和Z坐标的含义，如图1所示。 O：设定的检测起始参考点 X：沿焊缝长度方向的坐标 Y：沿焊缝宽度方向的坐标 Z：沿焊缝厚度方向的坐标 图1 坐标定义 1 DB37/T 3142—2018 3.2 扫查面 scanning surface 放置探头的工件表面，超声波声束从该面进入工件内部。如图1中的XOY面。 3.3 相关显示 relevant indication 由缺陷引起的显示为相关显示。 3.4 非相关显示 non-relevant indication 由于工件结构(例如焊缝余高或根部)或者材料冶金结构的偏差(例如金属母材和覆盖层界面)引起 的显示为非相关显示。 3.5 聚焦法则 focal law 通过控制激发晶片数量，以及施加到每个晶片上的发射和接收延时，实现波束的偏转和聚焦的算法 或相应程序。 3.6 角度增益修正 angle corrected gain 使扇形扫描角度范围内不同角度的声束检测同一深度相同尺寸的反射体回波幅度等量化的增益补 偿。也称做角度修正增益或 ACG。 3.7 时间增益修正 time corrected gain 对不同声程处相同尺寸反射体的回波进行增益修正，使之达到相同幅值，也称做TCG。 3.8 相控阵超声检测 phase array ultrasonic testing 将按一定规律排列的相控阵探头中多个压电元件（晶片），按预先规定的设置(延时、增益、振幅 等)激发，利用被激发晶片发射(或接收)的偏转和聚焦声束检测工件中的缺陷，并对缺陷进行成像。在 一定范围内，相控阵超声能有效控制发射(或接收)声束在材料中的偏转和聚焦，为确定缺陷的形状、大 小和方向提供了比单个探头系统更强的检测能力。 3.9 扇形扫描 sector scanning 采用特定的聚焦法则激发相控阵探头中的部分相邻或全部晶片，使激发晶片组形成的声束在设定的 角度范围内以一定的步进值变换角度扫过扇形区域。也称作变角度扫描或S扫描。 3.10 线性扫查 linear scanning 2 DB37/T 3142—2018 线性扫查是指探头在距焊缝边缘（或焊缝中心）一定距离的位置上，平行于焊缝方向进行的直线移 动，也叫沿线扫查，如图2所示。 (a)采用一个相控阵探头的线性扫查 (b)采用两个相控阵探头的线性扫查 图2 线性扫查 3.11 栅格扫查 multiple scan 多次沿线扫查，探头按照栅格式的轨迹行进，以实现对检测部位的全面覆盖或多重覆盖。 3.12 主动孔径 active aperture 主动孔径(A)是相控阵探头激发晶片数的有效长度。主动孔径长度按照公式(1)计算，如图3所示。 A = n × e + g × (n - 1) ................................... (1) 式中： A—主动孔径 n—晶片数量 e—晶片宽度 g—晶片间隙 A—主动孔径 g—相邻晶片之间的间隙 p—相邻两晶片中心线间距 e—晶片宽度 n—晶片数量 W—被动孔径 图3 主动孔径 3.13 时基扫查 time base sweep 位置传感器按时间(时钟)调节，则数据采集基于扫查时间(秒)。时基模式的数据采集时间T等于采 集总数N除以采样率a，即T= N /a(式中a—每秒A扫描显示数)。 3.14 角度分辨力 angular resolution 3 DB37/T 3142—2018 可将位于同深度的相邻两缺陷分辨开的相邻两A扫描之间的最小角度值。 3.15 成像横向分辨力 lateral imaging resolution 成像系统在与声束轴线垂直方向的分辨力。 3.16 成像纵向分辨力 axial imaging resolution 成像系统在声束轴线方向的分辨力。 3.17 成像视图 imaging view 相控阵超声成像视图有多种视图显示：分别为A显示（波型显示）、B/D显示（横断面显示）、C显 示（水平面显示）、S显示（扇形显示）等多种形式来显示结果，利用不同形式的扫描组合可获得整体 检测图像，如图4所示。 图4 成像视图 4 一般要求 4.1 检测人员 4.1.1 从事相控阵超声检测的人员至少应持有超声波检测Ⅱ级（中级）及以上资格证书，并通过相控 阵超声检测技术培训，取得相应证书。 4.1.2 相控阵超声检测人员应熟悉所使用的检测设备。 4.1.3 相控阵超声检测人员应具有实际检测经验并掌握一定的金属材料及加工的基础知识。 4.2 检测设备和器材 4.2.1 总则 相控阵超声检测设备主要包括仪器主机、软件、扫查装置、探头，上述各项应成套或单独具有产品 质量合格证或制造厂出具的合格文件。 4.2.2 相控阵超声仪器 a) b) 其放大器的增益调节步进不应大于 l dB。 相控阵仪器应配备与其硬件相匹配的延时控制和成像软件。 4 DB37/T 3142—2018 c) d) e) f) g) h) -3 dB 带宽下限不高于 1 MHz，且上限不低于 15 MHz。 采样频率不应小于探头中心频率的 6 倍。 幅度模数转换位数应不小于 8 位。 仪器的水平线性误差不大于 1 %，垂直线性误差不大于 5 % 。 所有激励通道的发射脉冲电压具有一致性，最大偏移量应不大于设置值的 5 % 。 各通道的发射脉冲延迟精度不大于 5 ns。 4.2.3 软件 a) b) c) d) e) f) 仪器至少应有 A、B、C、D、S 型显示的功能，且具有在扫描图像上对缺陷定位、测量及分析功 能； 能够存储、调出 A、B、C、D、S 图像，并能将存储的检测数据拷贝到外部存储空间中； 仪器软件应具有聚焦法则计算功能、TCG（DAC）增益校准功能和 ACG 校准功能； 仪器的数据采集应与扫查装置的移动同步，扫查步进值应可调，其最小值应不大于 0.5 mm； 仪器应能存储和分辨各 A 扫描信号之间相对位置的信息，如位置传感器位置； 离线分析软件应能对检测时设置的关键参数进行查看。 4.2.4 相控阵探头 a) b) c) d) e) f) 探头应符合 JB/T 11731 标准要求，探头可加装用以辅助声束偏转的楔块或延迟块。楔块形状 应与被检工件曲率相匹配； 小径管焊接接头相控阵探头宜采用自聚焦横波相控阵探头； 探头实测中心频率与标称频率间的误差应不大于 10 % ； 探头的-6dB 相对频带宽度不小于 55 % ； 同一探头晶片间灵敏度差值应不大于 4 dB。晶片灵敏度的均匀性应满足均方差不大于 1 dB。 相控阵探头晶片的灵敏度差异及有效性测试可参照附录 A； 使用中的相控阵探头如出现损坏晶片，可在选择激发孔径范围时设法避开坏晶片；如无法避开， 则要求在扫查使用的每个声束组中，损坏晶片不应超过总使用晶片数的 12.5 %，且没有连续 损坏晶片；如果晶片的损坏超过上述规定，可通过仿真软件计算且通过试块测试，确认坏晶片 对声场和检测灵敏度、信噪比无明显不利影响，才允许使用。 4.2.5 试块 4.2.5.1 试块分为校准试块、对比试块及模拟试块。 4.2.5.2 校准试块 本标准采用的角度增益修正试块为R50半圆校准试块；相控阵超声检测系统性能测试试块为相控阵A 型试块和相控阵B型试块（声束控制评定试块）见附录B。 4.2.5.3 对比试块 a) 本标准采用的对比试块型号为 GS-1、GS-2、GS-3（见附录 D）； b) 试块型号的选择应与被检工件的曲率半径相对应。 4.2.5.4 模拟试块 模拟试块与被检测工件在材质、形状、主要几何尺寸、坡口型式和焊接工艺等方面应相同或相近。 主要用于检测工艺验证、扫查灵敏度的确定，按缺陷制作方式可分为人工焊接缺陷试块和机加工缺陷试 块。 a) 人工焊接缺陷试块：其缺陷类型主要包括裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷、圆形缺陷等典型 焊接缺陷； 5 DB37/T 3142—2018 b) 机加工缺陷试块：其缺陷类型主要包括横孔、V 形槽及其他线切割槽等人工反射体。 4.2.6 耦合剂 4.2.6.1 应选用具有良好的透声性、易清洗、无毒无害，有