91.140.90 ICS Q 78 DB12 天 津 市 地 方 标 准 DB12/T 760—2018 钢制承压设备焊接接头超声相控阵检测 Ultrasonic phased arrays testing of steel pressure equipments welded joint 2018 - 01 - 17 发布 天津市市场和质量监督管理委员会 2018 - 03 - 01 实施 发 布 DB12/T 760—2018 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》的要求编写。 本标准由天津市市场和质量监督管理委员会提出并归口。 本标准起草单位：天津市特种设备监督检验技术研究院、天津市滨海新区塘沽锅炉压力容器检验所、 天津大学。 本标准的主要起草人：赵秋洪、司永宏、韦晨、刘怿欢、刘子方、刘永长、段瑞、祖宁、高宏、高 利慧、王恒、刘宏臣、李卫星、惠楠、牛卫飞、王泽军、萧艳彤。 I DB12/T 760—2018 钢制承压设备焊接接头超声相控阵检测 1 范围 本标准规定了钢制承压设备焊接接头超声相控阵检测的术语和定义、一般要求、扫描类型及显示方 式的选择、检测和质量分级、报告和存档。 本标准适用于壁厚为3.5 mm~200 mm铁素体钢制承压设备全熔化焊焊接接头的检测，也适用于在役 承压设备焊接接头的超声相控阵检测。 本标准不适用于奥氏体钢制承压设备焊接接头的超声相控阵检测。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是 否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 JB/T 7913 超声波检测钢制对比试块的制作与校验方法 JB/T 10063 超声探伤用1号标准试块 技术条件 JB/T 11731 无损检测 超声相控阵探头通用技术条件 NB/T 47013.4 承压设备无损检测 第4部分：磁粉检测 NB/T 47013.5 承压设备无损检测 第5部分：渗透检测 NB/T 47013.6 承压设备无损检测 第6部分：涡流检测 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 坐标定义 coordinate definition 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。 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，相关显示分为线型缺陷、面积型缺陷和体积型缺陷，线型缺陷分为 线状缺陷和条状缺陷。 3.4 非相关显示 no-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。非相关显示包括由错边、根焊和盖面焊以及坡口形状的变化等引起的显示。 1 DB12/T 760—2018 3.5 超声相控阵检测 ultrasonic phase array testing 超声相控阵检测是将按一定规律排列的相控阵探头中多个声电元件(晶片)，按预先规定的设置(延 时、增益、振幅等)激发，被激发的发射(或接收)的超声波叠加，形成一个整体波阵面，检测工件中缺 陷的情况。在一定范围内，超声相控阵能有效控制发射(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能力。 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 3.6 电子扫描 electronic scanning 电子扫描也称作线形扫描，是将相同的延时法则多路传输到一组活动元件(晶片)上。电子光栅扫查 沿相控探头长度上以一个恒定的角度进行时，相当于传统超声探头执行一个光栅扫描。 3.7 扇形扫描 sector scanning 扇形扫描也称作方位角扫描或者斜角扫描，是采用相同的晶片和特定的声束，在一定角度范围内的 扫描。 3.8 固定角度扫描 fixed angular scanning 固定角度扫描是采用特定的延时法则形成固定角度的声束，不需要声束移动，而是通过锯齿形移动 相控阵探头进行检测。固定角度扫描是电子扫描和扇形扫描的特例。 3.9 动态深度聚焦 dynamic depth focusing 动态深度聚焦（DDF），是利用聚焦深度的不同来完成扫描，即用一个单发的聚焦脉冲，从设定的 深度值上接收信号，在接收端重新聚焦。 3.10 分区扫查 partition scanning 是指将焊缝沿厚度方向分成若干个区，每个区用一对或两对聚焦声束检测，同时采用非聚焦声束检 测。扫查器对焊缝扫查一次，即可对整个焊缝厚度方向的分区进行全面检测。 2 DB12/T 760—2018 3.11 全自动超声相控阵检测 fully automatic ultrasonic phased array testing 是指将被检焊缝分区后，使用多通道系统扫查器对焊缝采用自动扫查和自动声耦合，完成对焊缝厚 度方向全面检测，并自动将检测结果和声耦合结果显示在图像上的检测过程。 3.12 锯齿形扫查 zigzag scanning 锯齿形扫查是指将探头垂直于焊缝中心线放置在扫查面上，作锯齿形扫查，如图2所示。探头前后 移动的范围应保证扫查到全部焊接接头截面，在保持探头垂直焊缝作前后移动的同时，还应作10°~15° 的左右转动。 图2 锯齿形扫查 3.13 线性扫查 linear scanning 线性扫查是指探头在距焊缝中心线一定距离的位置上，平行于焊缝方向进行的直线移动，如图3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3 线性扫查 3.14 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4所示。 A=n•e+g•(n-1) ................................. (1) 式中： 3 DB12/T 760—2018 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(即晶片宽度) 图4 主动孔径 3.15 P 显示 P-scan 是指基于超声波在焊缝中的传播规律, 焊缝中出现不均匀性（如存在缺陷）时, 声波在缺陷处会发 生反射回波,并利用正视、侧视和俯视投影成像来实时表征焊缝截面的超声检测和缺陷定位。 4 一般要求 4.1 检测人员 4.1.1 检测人员应取得特种设备行业超声检测Ⅱ级及以上资格证书；并进行设备的性能、调试方法及 评定等培训，方可从事相控阵规定的检测工作。 4.1.2 采用超声相控阵横波端点衍射法测量缺陷自身高度，还要作超声相控阵横波端点衍射法实际操 作培训。 4.2 超声相控阵设备、探头和试块 4.2.1 超声相控阵设备 4.2.1.1 超声相控阵设备应符合下列要求： a) 应为脉冲反射式仪器，其工作频率范围为 1MHz~10MHz。水平线性误差不大于 1%，垂直线性误 差不大于 5%，每年至少校准一次。应具有 80dB 以上连续可调的衰减器，步进级每档不大于 2dB， 其精度为任意相邻 12dB 的误差在±1dB 以内，最大累计误差不超过 1dB。其闸门的位置、宽度 及电平任意可调。 b) 应能提供足够数量的检测通道，以保证扫查时对整个焊接接头体积进行全面检测。 c) 应具有足够高的脉冲电压，且脉冲电压根据被检工件的厚度可调。 d) 数字采样频率至少为 10 倍所采用探头的标称频率。 e) 应具有聚焦法则生成的模拟软件，能够对超声波束特征参数进行直接修改。 f) 应具有角度增益补偿功能。 4.2.1.2 记录系统应符合下列要求： a) C 级适用于工件厚度大于等于 6mm~200mm 焊接接头的检测； b) 采用编码器记录扫查位置时，应配置校准系统。记录系统应清楚地指示出缺陷相对于扫查起始 点的位置。 c) 扫查记录可采用 A 显示、B 显示、C 显示、D 显示 P 显示和扇形扫描等方式记录。检测结果应 显示在扫查记录上。 d) 记录系统宜具有检测过程中耦合监视的功能。 4.2.2 探头 4.2.2.1 采用线性相控阵探头，线性相控阵探头必须符合产品质量技术要求，测量方法参照 JB/T 11731 标准要求。 4 DB12/T 760—2018 4.2.2.1.1 中心频率要求检验结果允许与标称值偏差±10%；相对带宽检验结果允许与标称值偏差 ±15%。 如果高低端频率fu和fl之间的频谱有多于一个的最大值，相邻最小值与最大值之间的振幅差应不超 过3dB。对于相对带宽超过100%的宽带探头，低端频率不应高于fl+10%，高端频率不应低于fu-10%。 4.2.2.1.2 脉冲持续时间要求检验结果允许与标称值偏差±10%。 4.2.2.1.3 阵元焦距和聚焦长度要求若探头有 n 个阵元，测量第 1 个阵元、第 n 个阵元、最中间 1 个 阵元，共 3 个阵元。检验结果允许与标称值偏差±15%。 注：最中间1个阵元的选取：n为偶数时，取第n/2个阵元，n为奇数时，取第（n+1）/2个阵元。 4.2.2.1.4 楔块波束角要求若探头有 n 个阵元，测量第 1 个阵元、第 n 个阵元、最中间 1 个阵元，共 3 个阵元。频率低于 2MHz 的探头楔块波束角应在标称角度的±3°以内，频率等于大于 2MHz 的探头楔 块波束角在标称角度的±2°以内。 注：最中间1个阵元的选取：n为偶数时，取第n/2个阵元，n为奇数时，取第（n+1）/2个阵元。 4.2.2.1.5 性能一致性计算要求如下： a) 灵敏度一致性：标准差 S≤1 dB； b) 中心频率一致性：变异系数 C²V≤3.3%； c) 相对带宽一致性：变异系数 C²V≤5%； 4.2.2.2 相控阵探头的晶片与楔块可以是可拆卸的，也可以是一体的。 4.2.2.3 相控阵探头的晶片数量、晶片尺寸及间距，应根据检测要求选择。 4.2.2.4 相控阵探头应标出厂家的名称、探头类型、频率和晶片参数、楔块声速和楔块角度。 4.2.2.5 楔块形状应与被检工件曲率相匹配。 4.2.3 试块 4.2.3.1 试块分为校准试块、参考试块及模拟试块。 4.2.3.2 试块的材料 制作试块的材料，应符合下列要求： a) 试块应采用与被检测工件声学性能