JJF 1447-2014 衍射时差法超声探伤仪校准规范-(高清原版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 4 4 72 0 1 4衍射时差法超声探伤仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rU l t r a s o n i cF l a wD e t e c t o r sb yT i m e-o f-F l i g h tD i f f r a c t i o n 2 0 1 4-0 2-1 4发布2 0 1 4-0 5-1 4实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局衍射时差法超声探伤仪校准规范C a l i b r a t i o nS
2、p e c i f i c a t i o nf o rU l t r a s o n i cF l a wD e t e c t o r sb yT i m e-o f-F l i gh tD i f f r a c t i o nJ J F1 4 4 72 0 1 4 归 口 单 位:全国声学计量技术委员会 起 草 单 位:中国计量科学研究院北京时代之峰科技有限公司北京邹展麓城科技有限公司中国特种设备检测研究院 本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释J J F1 4 4 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局本规范起草人:边文萍(中国计量科学研究院)杨 平(中国计量科学研究院)彭雪莲(
3、北京时代之峰科技有限公司)朱 岩(中国计量科学研究院)王 超(北京邹展麓城科技有限公司)胡 斌(中国特种设备检测研究院)J J F1 4 4 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语(1)3.1 衍射时差法(T O F D)(1)3.2 T O F D图像(1)3.3 直通波(1)3.4 底面反射波(1)3.5 探头中心间距(P C S)(1)3.6 探头延迟(1)3.7 缺陷深度(1)3.8 缺陷自身高度(2)3.9 缺陷长度(2)3.1 0 盲区(2)4 概述(2)5 计量特性(3)5.1 接收器带宽(3)5.2 发射脉冲上升时间(3)
4、5.3 上表面盲区(3)5.4 缺陷深度、高度及长度测量误差(3)6 校准条件(3)6.1 环境条件(3)6.2 测量标准及其他设备(3)7 校准项目和校准方法(4)7.1 校准项目(4)7.2 校准方法(4)8 校准结果表达(9)8.1 校准数据处理(9)8.2 校准证书(9)8.3 校准结果的测量不确定度评定(9)9 复校时间间隔(1 0)附录A 推荐的探伤仪校准记录的内容(1 1)附录B 推荐的超声探伤仪校准证书内页格式(1 2)附录C 典型的对比试块(1 3)附录D 比对试块4 0 0mm厚钢的探头推荐性选择(1 4)附录E 衍射时差法超声探伤仪缺陷深度测量误差不确定度的评定实例(1
5、5)J J F1 4 4 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局引 言本规范是依据J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则的编写要求和格式编写的。本规范对G B/T2 3 9 0 22 0 0 9 无损检测 超声检测 超声衍射声时技术检测和评价方法中对设备要求中较重要的指标做了计量性能的要求,即计量性能中纳入了缺陷深度、缺陷高度、缺陷长度及上表面盲区等几项检测内容。并参照 焊缝无损检测-超生检测-衍射时差技术(T O F D)的利用(I S O1 0 8 6 3-W e l d i n g-U s eo f t i m e-o f-f l i g h td i f-f
6、 r a c t i o nt e c h n i q u e(T O F D)f o r t e s t i n go fw e l d s)对衍射时差法探伤仪器、探头、扫查装置及编码器进行了综合评价。本规范为首次发布。J J F1 4 4 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局衍射时差法超声探伤仪校准规范1 范围本规范适用于采用超声波衍射时差法(t i m e-o f-f l i g h td i f f r a c t i o n,TO F D)原理的超声探伤仪(以下简称探伤仪)的校准。2 引用文件本规范引用下列文件:J J F1 0 0 12 0 1 1 通用计量术语及定义J J F
7、1 0 3 42 0 0 5 声学计量名词术语及定义G B3 1 0 2.71 9 9 3 声学的量和单位G B/T3 9 4 71 9 9 6 声学名词术语G B/T1 2 6 0 4.1 无损检测 术语 超声检测G B/T2 3 9 0 22 0 0 9 无损检测 超声检测 超声衍射声时技术检测和评价方法G B/T2 7 6 6 4.12 0 1 1 无损检测 超声检测设备的性能与检验 第1部分:仪器N B/T4 7 0 1 3.1 0 承压设备无损检测 第1 0部分:衍射时差法超声检测凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)
8、适用于本规范。3 术语J J F1 0 0 12 0 1 1和J J F1 0 3 42 0 0 5、G B/T1 2 6 0 4.1和J B/T4 7 3 0.14 7 3 0.6界定的以及下列术语和定义适用于本规范。3.1 衍射时差法(T O F D)t i m eo f f l i g h t d i f f r a c t i o n,T O F DN B/T4 7 0 1 3.1 0,3.2利用缺陷端点的衍射波信号发现缺陷和测定缺陷尺寸的一种超声检测方法。3.2 T O F D图像 T O F Di m a g eTO F D扫查数据的二维显示,由扫查过程中采集的A扫描信号连续拼接而
9、成。3.3 直通波 l a t e r a lw a v eN B/T4 7 0 1 3.1 0,3.5同组两个T O F D探头之间在平面或曲面上以最短路径传播的声波。3.4 底面反射波 b a c kw a l l e c h oN B/T4 7 0 1 3.1 0,3.6从发射探头经底面反射到接收探头的超声波。3.5 探头中心间距(P C S)p r o b ec e n t e r s e p a r a t i o n,P C SN B/T4 7 0 1 3.1 0,3.7一组探头对的两只探头入射点之间的距离。3.6 探头延迟 p r o b ed e l a y超声波在探头楔块内的
10、传播时间。3.7 缺陷深度 f l a wd e p t hN B/T4 7 0 1 3.1 0,3.9缺陷上端点到扫查面的距离。1J J F1 4 4 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局3.8 缺陷自身高度 f l a wh e i g h t缺陷上、下端点间的距离。3.9 缺陷长度缺陷沿焊缝长度的距离。3.1 0 盲区 d e a dz o n eG B/T2 3 9 0 22 0 0 9,3.1由于声源信号干涉,指示可能模糊的区域。4 概述TO F D技术是一种依靠从待检试件内部结构(主要是指缺陷)的“端角”和“端点”处得到的衍射波来检测缺陷的方法,也叫“裂纹端点衍射法”或“尖端反
11、射法”。一般由主机、一对带有楔块的探头、编码器及扫查装置组成。图1 衍射时差法检测原理示意图及A显示波形图发射探头和接收探头按一定间距相向放置,尽可能使被校缺陷处于两探头间距中点正下方,然后使发射探头向被校焊缝发出一束指向角足够大的斜射纵波声束,折射角(即楔角)宜在4 0 7 5 之间。此声束可充分覆盖整个板厚范围内的焊缝体积。若在缺陷上、下端点能产生衍射波并被同尺寸、同频率的接收探头接收到,则根据沿探测面传播的直通波与由缺陷上下端点产生的衍射波以及底面回波(简称底波)到达接收探头的传播时间差与声速的关系,即可准确地测出缺陷(如裂纹)的埋藏深度和自身高度。探伤原理示意图见图1。缺陷深度计算见公
12、式(1)。d=14(c t)2-s212(1)式中:d 缺陷顶端到扫查面的距离,mm;c 声速,m/s;t 从发射到接收的传播时间,其中应去除超声信号在探头内部的传播时间(即探头的延迟时间),s;2J J F1 4 4 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局s 两探头入射点间距的一半,mm。5 计量特性5.1 接收器带宽接收器带宽一般在探头-6d B带宽的(0.52)倍的范围内。5.2 发射脉冲上升时间发射脉冲上升时间一般小于可能使用的最高探头标称频率所对应周期的0.2 5倍。5.3 上表面盲区上表面盲区应满足厂家提出的技术要求。5.4 缺陷深度、高度及长度测量误差缺陷深度、高度及长度测量误
13、差应满足厂家提出的技术要求。注:以上指标不是用于合格性判别,仅供参考。6 校准条件6.1 环境条件环境温度:05 0;相对湿度:3 0%9 0%。6.2 测量标准及其他设备6.2.1 正弦信号发生器正弦信号发生器,频率范围1 0 0k H z 3 0MH z,幅值测量误差不超过1%。6.2.2 数字示波器带宽D C1 0 0MH z,上升时间不小于3.5n s,时间准确度不超过0.5%,幅值测量误差不超过1.5%。6.2.3 5 0无感电阻最大允许误差不超过0.5。6.2.4 标准衰减器最小步进不大于1d B、总衰减量不小于1 0 0d B、输出阻抗为5 0,且任一1 0d B的累积误差不超过
14、0.3d B。6.2.5 窄脉冲探头1)中心频率范围:(11 5)MH z;2)-6d B频带相对宽度大于或等于6 0%;3)两个探头应具有相同的标称中心频率,其中心频率偏差不超过2 0%。6.2.6 扫查装置探头夹持部分应能调整和设置探头中心间距,在扫查过程中中心间距和相对角度不变;为超声设备提供探头位置信息,以生成与位置相关的B扫描显示;其驱动部分可以采用马达或人工驱动;参考线(如焊缝的中心线)中心的导向精度宜保持在探头中心间距1 0%内。6.2.7 对比试块3J J F1 4 4 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局对比试块应采用与工件声学性能相同或相似的材料制成,其材料中不得有大于
15、或等于2mm平底孔当量直径的缺陷;对比试块的外形尺寸应能代表工件的特征和满足扫查装置扫查要求,其厚度应为工件厚度的(0.91.3)倍且两者间最大差值不超过2 5mm;对比试块中的缺陷位置应具有代表性,至少应包含上表面、下表面和内部。本规范采用的对比试块中反射体的形状、尺寸和数量见附录C。6.2.8 直尺测量范围(05 0 0)mm,最大允许误差0.5mm。6.2.9 耦合剂应用有效且适用于对比试块的介质作为超声耦合剂。一般可选水、含添加剂的水(润湿剂、防冻液或防腐剂)、连结剂、油、脂、含水的纤维素糊等。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目探伤仪校准项目见表1。表1 探伤仪校准项目一览表序号项
16、目名称技术要求的条款号校准方法的条款号1接收器带宽5.17.2.22发射脉冲上升时间5.27.2.33上表面盲区5.37.2.54缺陷深度、高度及长度测量误差5.47.2.67.2 校准方法7.2.1 校准前的检查探伤仪的外观应完好,无影响正常工作的机械损伤。7.2.2 接收器带宽图2 接收器带宽校准装置示意图1)所用校准设备与被校探伤仪的连接方式如图2所示。将探伤仪置“双”探头工作方式,调节信号发生器使探伤仪的输入正弦信号的峰-峰值电压为1V。4J J F1 4 4 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局2)依次选取不同频带,调节信号发生器改变输入信号的频率,记录探伤仪显示的最大信号幅度所
17、对应的频率fm a x。3)利用标准衰减器调节上述最大信号幅度,使其在探伤仪上显示为一个全屏幅值1 0 0%信号回波。4)调节信号发生器频率从fm a x提高频率。记录探伤仪信号回波为全屏幅值为7 0.7%所对应的频率,该频率即为上限频率fU。5)调节信号发生器频率从fm a x降低频率。记录探伤仪信号回波为全屏幅值为7 0.7%所对应的频率,该频率即为下限频率fL。6)接收器带宽即为上限频率fU和下限频率fL差的绝对值f。注:在测试过程中,应保证探伤仪的接收放大器不过载,其输入信号幅值保持恒定。7.2.3 脉冲上升时间tr图3 脉冲上升时间校准装置示意图1)所用校准设备与被校探伤仪的连接方式
18、如图3所示。将探伤仪置“双”探头工作方式,发射输出插座连接一个5 0无感电阻,连接示波器至探伤仪的发射端。注:连接示波器前,应检查所设置的发射电压应在示波器允许的输入电压范围内,以免损坏示波器。2)将探伤仪脉冲重复频率调至最大,调整示波器为下降沿触发状态。3)用示波器测量发射脉冲幅度的1 0%与9 0%间对应的时间,图4中的tr为发射脉冲上升时间。图4 发射脉冲上升时间tr测量示意图4)设置不同发射强度、脉冲重复频率、最大及最小阻尼挡位,按1)、2)、3)步骤重复校准。7.2.4 扫查成像前准备7.2.4.1 校正编码器1)按仪器说明书要求连接编码器与主机。在开机界面点击编码器进入编码器校正界
19、面。在 对 比 试 块 上 用 直 尺 量 好3 0 0 mm,起 始 点 标 记 为0 mm,结 束 点 标 记 为3 0 0mm,在扫查器上找好一个基准点对准0mm,按照相关被校仪器的操作说明进行确认。5J J F1 4 4 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局2)向前推动扫查器,当基准点对准3 0 0mm时,停止推动扫查器,按被校仪器的操作说明进行确认。3)确认后,将自动进入编码器测试界面,推动编码器行走一段距离,若屏幕中显示的数值与实际行走距离误差不超过3%,表明编码器校正成功,并保存编码器名称,否则应重新校正。7.2.4.2 T O F D参数设置按照被校仪器操作说明,进入T O
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