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DB43∕T 2836-2023 承压设备中厚板对接接头相控阵超声和衍射时差法超声组合检测(湖南省).pdf
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1、DB43/T 22023 83643湖南省地方标准ICSCCS 19.100N 77发 布湖南省市场监督管理局2023-11发布-092024-02实施-09承压设备中厚板对接接头相控阵超声和衍射时差法超声组合检测Combined nondestructive testing in butt joint welding of thick plates in pressure equipment:using phased array ultrasonic and time-of-flight diffraction combination detectionDB43/T 28362023 I 目
2、 次 前言 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 缩略语 2 5 一般要求 2 5.1 基本规定 2 5.2 检测设备和器材 3 5.3 无损检测工艺文件 3 5.4 检测设备的校准、核查、运行核查和检查 3 6 检测工艺 4 6.1 检测工艺技术要求 4 6.2 工艺验证 9 7 检测过程 9 7.1 检测准备 9 7.2 检测实施 10 8 检测数据分析和评价 11 8.1 检测数据分析和评价要求 11 8.2 分析判定缺陷 11 9 缺陷的评定和质量分级 11 9.1 缺陷评定 11 9.2 质量分级 11 9.3 PAUT 焊接接头质量分级 11 9.4 TOF
3、D 对接接头缺陷评定 13 9.5 缺陷的定性 13 9.6 记录和报告 13 10 检测质量控制 13 附录 A(资料性)PAUT 和 TOFD 组合检测操作指导书 15 附录 B(资料性)焊接接头 PAUT 和 TOFD 组合检测报告 17 参考文献 20 DB43/T 28362023 II DB43/T 28362023 III 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由湖南省市场监督管理局提出。本文件由湖南省特种设备标准化技术委员会归
4、口。本文件起草单位:湖南省特种设备协会、湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司、湖南安卓特种设备科技有限公司、湖南安淳高新技术有限公司、中安检测集团(湖北)有限公司。本文件主要起草人:李高强、陈红冬、梁恭增、樊岑、谢阿萌、李建熙、何星、樊彬彬、李盛、谭健、李力君。DB43/T 28362023 IV DB43/T 28362023 1 承压设备中厚板对接接头相控阵超声和衍射时差法超声组合检测 1 范围 本文件规定了特种设备中钢制承压设备中厚板对接接头相控阵超声和衍射时差法超声组合检测方法的一般要求、使用原则和质量分级。本文件适用于符合 NB/T 47013.15 规定的铁素体钢制承压设备全熔化
5、焊型焊接接头中,工件公称厚度 t:12 mmt400 mm 对接接头相控阵超声+衍射时差法超声组合检测方法的一般要求和质量分级。对于其它细晶各向同性和低声衰减金属材料对接焊接接头的无损检测方法和质量分级可参照本标准进行,但应考虑材料声学特性的变化,并采用相应的专用对比试块。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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 12604.1 无损检测 术语 超声检测 JB/T 8428 无损检测 超声试块通用规范 JB/T 9214 无
6、损检测 A 型脉冲反射式超声检测系统工作性能的性能与检验 JB/T 11731 无损检测 超声相控阵探头通用技术条件 JB/T 11779 无损检测 相控阵超声检测仪技术条件 JJF 1338 相控阵超声探伤仪校准规范 NB/T 47013.1 承压设备无损检测 第 1 部分:通用要求 NB/T 47013.3 承压设备无损检测 第 3 部分:超声检测 NB/T 47013.10 承压设备无损检测 第 10 部分:衍射时差法超声检测 NB/T 47013.15 承压设备无损检测 第 15 部分:相控阵超声检测 3 术语和定义 GB/T 12604.1、NB/T47013.1、NB/T47013
7、.3、NB/T47013.10、NB/T47013.15 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 相控阵超声检测 phased-array ultrasonic testing 根据设定的延迟法则激发相控阵阵列探头各独立压电晶片(阵元),合成声束并实现声束的移动、偏转和聚焦等功能,再按一定的延迟法则对各阵元接收到的超声信号进行处理并以图像的方式显示对象内部状态的超声检测方法。来源:NB/T 47013.152021,3.2 3.2 衍射时差法超声检测 TOFD time of flight diffraction DB43/T 28362023 2 是采用一发一收的探头对工作模式、主要利
8、用缺陷端点的衍射波信号探测和测定缺陷位置及尺寸的一种超声检测方法。来源:NB/T 47013.102015,3.2 3.3 PAUT+TOFD 组合检测 PAUT+TOFD combination detection PAUT 和 TOFD 对被检工件同一部位进行机械扫查检测,二种探头可装在同一扫查器上同时扫查,也可分别进行扫查,综合 PAUT 和 TOFD 的图谱及相关信息对缺陷进行定位、定量和定性的检测方法。3.4 工件厚度 t base material nominal thickness 对于平板对接接头,焊缝两侧母材厚度相等时,工件厚度 t 为母材公称厚度;焊缝两侧母材厚度不相等时,
9、工件厚度为薄侧母材公称厚度,检测工艺及对比试块的选择以厚侧公称厚度为准。来源:NB/T 47013.32015,3.7,有修改 3.5 全覆盖 full coverage 按设定的扫描和扫查方式,使超声声束覆盖全部检测区域。3.6 表面缺陷 surface defects 距最近工件表面的距离小于等于缺陷高度一半的缺陷。3.7 埋藏缺陷 bury defects 距最近工件表面的距离大于缺陷高度一半的缺陷。3.8 铁素体钢 ferritic steel 常温下金相组织为铁素体的碳素钢、低合金钢、铬钼钢,不含铁素体不锈钢。4 缩略语 下列缩略语适用于本文件。PAUT:相控阵超声检测;TOFD:衍
10、射时差法超声检测。5 一般要求 5.1 基本规定 5.1.1 PAUT 按 NB/T 47013.15 执行;TOFD 按 NB/T 47013.10 执行。5.1.2 钢制承压设备壁厚大于等于 12 mm,检测面曲率半径大于等于 250 mm 对接接头,结构允许时,优先选用 PAUT 和 TOFD 同步检测;当壁厚较大,需进行厚度分区扫查而无法同步检测时,PAUT 和 TOFD可分开单独扫查,应采用机械扫查。5.1.3 以 PAUT 为主对焊接接头进行检测和质量分级。TOFD 主要补充检测与检测面垂直或接近垂直的面状危险性缺陷,如裂纹、双面焊的根部未焊透或未熔合、坡口角度小于 5 的窄间隙及
11、“U”型焊缝的坡口未熔合等缺陷并质量分级;辅助用于对缺陷自身高度的测量和缺陷的定性。DB43/T 28362023 3 5.1.4 检测人员的要求应符合 NB/T 47013.1、NB/T 47013.10、NB/T 47013.15 的有关规定。5.2 检测设备和器材 5.2.1 相控阵检测设备应具备焊缝双侧扫查和 TOFD 同时检测功能,各项技术参数指标和性能应分别满足 NB/T47013.152021 和 NB/T47013.102015 的要求。TOFD 检测设备应符合 NB/T 47013.102015的要求。5.2.2 采用的标准试块为 CSK-A、DB-PZ20-2、A 型相控阵
12、试块和 B 型相控阵试块。5.2.3 PAUT 通用对比试块和专用对比试块应符合 NB/T 47013.152021 的规定,TOFD 通用对比试块和专用对比试块应符合 NB/T 47013.102015 的规定。5.2.4 PAUT 模拟试块应符合 NB/T 47013.152021 的规定。5.2.5 耦合剂应透声性较好且不损伤工件表面,如机油、化学浆糊、甘油和水等。耦合剂应在工艺文件规定的温度范围内稳定可靠。5.3 无损检测工艺文件 5.3.1 按 NB/T 47013.1、NB/T 47013.10、NB/T 47013.15 的要求编制无损检测工艺规程。5.3.2 操作指导书应根据被
13、检工件和工艺规程的要求编写;表格或格式可参照附录 A。5.3.3 操作指导书在首次应用前,应按相关要求进行工艺验证并记录工艺验证相关数据、结果和图谱。5.3.4 检测原始记录应包括可查的检测实施过程的影像见证资料,检测报告应附超标缺陷的数据和图谱。5.4 检测设备的校准、核查、运行核查和检查 应采用标准试块和对比试块;操作时应使探头主声束垂直对准反射体的反射面,以获得稳定和最大的反射信号。校准、核查和检查内容及周期见表 1。表 1 校准、核查和检查内容及周期 项目 内容 周期 校准、核查 PAUT:仪器和探头的组合性能中的垂直线性、水平线性、衰减器精度、组合频率、扇扫成像横向分辨率和纵向分辨率
14、、扇扫角度范围和角度分辨率。性能指标应分别符合NB/T47013.15 的要求。TOFD:仪器和探头的组合性能中的垂直线性、水平线性、灵敏度余量、组合频率、信噪比、-12dB 声束扩散角。性能指标应分别符合 NB/T 47013.10 的要求。一年 运行核查 PAUT 和 TOFD:仪器和探头的组合性能中的垂直线性、水平线性。6 个月 PAUT:探头阵元有效性。失效阵元数量不超过探头阵元总数的 1/4,且不允许相邻阵元连续失效。一个月 检查 仪器设备器材外观、线缆连接和开机信号显示是否正常。每次检测前 位置传感器进行检查和记录,移动 500 mm,其误差应小于 1。每次检测前 DB43/T 2
15、8362023 4 6 检测工艺 6.1 检测工艺技术要求 6.1.1 检测时机 在承压设备的生产和使用过程中,检测时机应符合相关法规、规程、产品标准及有关技术文件的规定;具有延迟裂纹倾向的材料应当至少在焊接完成 24h 小时后进行检测。6.1.2 检测技术等级 6.1.2.1 检测技术等级分级 检测技术等级分为 A、B、C 三个等级。其选择应符合承压设备制造、安装、改造、维修、使用等有关规范、标准及设计图样的规定,制造安装阶段的焊接接头的检测宜采用 B 级,对重要设备的焊接接头,可采用 C 级。不同检测技术等级的要求如下:6.1.2.2 A 级检测 a)适用于 12 mm40 mm 的对接接
16、头的检测。b)应保证相控阵声束对检测区域实现至少一次全覆盖。c)从焊接接头单面双侧进行检测。d)检测要求符合图 1 和表 2 的规定。e)不要求进行横向缺陷检测。6.1.2.3 B 级检测 a)适用于 12 mm200 mm 的对接接头的检测。b)应保证相控阵声束对检测区域实现至少两次全覆盖。c)检测要求符合图 1 和表 2 的规定。d)应进行横向缺陷检测。6.1.2.4 C 级检测 a)适用于工件厚度为 12 mm400 mm 的焊接接头的检测。b)应将对接接头的余高磨平。c)应保证相控阵声束对检测区域实现至少两次全覆盖。对声束经过的母材区域应采用纵波直入射法进行检测,检测方法按 NB/T
17、47013.152021 中的 6.4.8.2 的规定进行。d)壁厚40 mm 的焊接接头,对检测区还应增加一次全覆盖纵波直入射法检测。e)检测位置符合图 1(焊缝余高磨平),检测要求符合表 2 的规定。f)应进行横向缺陷的检测。DB43/T 28362023 5 注:A,B,C,D,G,G1,H,H1,I,I1,X,Y,W,Z 为探头位置 图 1 平板对接接头 PAUT 和 TOFD 检测探头位置示意图 表 2 平板对接接头 PAUT 和 TOFD 检测要求 检测技术等级 工件厚度 纵向缺陷检测 PAUT 横向缺陷扫查 PAUT TOFD 斜入射扫查 A,B,C,D 直入射扇扫或线扫 斜入射
18、扫查 检测面(侧)扫查 方式 扫查设置a,b,c 探头 位置 探头 位置 扫查方式 及设置 探头位置 A级 12t40 单面双侧 扇扫 或线扫 一次波和二次波,每侧(面)1 种探头位置 _ _ _ B级 12t40 单面双侧 扇扫 一次波和二次波,每侧1 种探头位置 _ B 扇扫(和 Y)或(和 Z)或(G 和 H)或(G和 H)40t100 双面双侧或 扇扫 一次波,或一次波和二次波,每侧1 种探头位置 _ B 和 D 扇扫(和 Y)或(和 Z)或(G 和 H)或(G和 H)单面双侧 扇扫 一次波及一次波和二次波,每侧2 种探头 _ B 扇扫(和 Y)或(和 Z)或(G 和 H)或(G和 H
19、)100t200 双面双侧 扇扫 一次波,每侧3 种 探头 _ B 和 D 扇扫(和 Y)或(和 Z)或(G 和 H)或(G和 H)DB43/T 28362023 6 表 2 平板对接接头 PAUT 和 TOFD 检测要求(续)检测技术等级 工件厚度 纵向缺陷检测 PAUT 横向缺陷扫查 PAUT TOFD 斜入射扫查 A,B,C,D 直入射扇扫或线扫 斜入射扫查 检测面(侧)扫查 方式 扫查设置a,b,c 探头 位置 探头 位置 扫查方式 及设置 探头位置 C级 12t15 单面双侧或双面双侧 扇扫 一次波和二次波,每侧(面)1 种探头 _ B 扇扫(G 和 H)或(G和 H)15t40 双
20、面双侧 扇扫 一次波,或(和)一次波和二次波,每侧1 种探头 _ B 和 D 扇扫(G 和 H)或(G和 H)40t100 双面双侧 扇扫 一次波,每侧2 种探头位置;或一次波和(或)二次波,每侧2 种探头位 单面(I 或 I)B 和 D 扇扫(G 和 H)或(G和 H)t100 双面双侧 扇扫 一次波,每侧3 种探头位置 单面(I 或 I)B 和 D 扇扫(G 和 H)或(G和 H)a 当使用同一探头采用不同激发孔径或同一孔径不同角度范围进行 2 组或 2 组以上扇扫时,也可视为 2 种或 2 种以上探头位置。b 当检测厚度较小且焊缝宽度较大时,可能使用到三次波和四次波。c 如仍不能实现检测
21、区域全覆盖,应增加探头位置检测。6.1.2.5 PAUT和TOFD检测,用两种或两种以上探头位置对对接接头进行厚度分区时,对应PAUT和TOFD的各分区均应在厚度方向依次向上覆盖相邻分区深度范围的 25(对接接头中心线处)。6.1.3 检测方式及检测面的选取 6.1.3.1 根据检测技术等级要求及表 4 表 5 的厚度分区,采用 PAUT 和 TOFD 同时检测或 PAUT 和 TOFD分别检测;横向缺陷的检测采用 PAUT,检测要求应符合 NB/T47013.15 的规定;TOFD 检测按表 2 的探头位置采用非平行扫查。6.1.3.2 检测面的选取应综合考虑被检工件的结构、制造工艺、缺陷的
22、可能部位和取向、检测技术等级、检测实施的可操作性等因素。6.1.4 对比试块的选用 PAUT 通用对比试块按 NB/T 47013.152021 的要求选取;TOFD 对比试块按 NB/T 47013.102015的要求选取。6.1.5 检测工艺参数设置 6.1.5.1 工艺参数设置的一般原则 PAUT 工艺参数应按 NB/T 47013.152021 的要求进行设置;TOFD 工艺参数应按 NB/T 47013.102015 的要求进行设置。DB43/T 28362023 7 6.1.5.2 聚焦设置 6.1.5.2.1 PAUT 的检测声程范围在 50 mm 以下时,聚焦深度可以设置在最大
23、探测声程处;当检测声程范围在 50 mm 以上时,聚焦深度可以选择检测声程范围的中间值或其他适当深度。TOFD 探头对主声束交点宜处于该探头对所检测深度范围的 2/3 处。6.1.5.2.2 PAUT 在对缺陷进行精确定量时,或对特定区域检测需要获得更高的灵敏度和分辨力时,可将焦点设置在该区域(如能达到),但应注意聚焦区以外声场劣化问题。6.1.5.3 PAUT 探头和 TOFD 探头的选择 6.1.5.3.1 PAUT 探头的选择 按 NB/T 47013.15 的相应要求选择,与工件厚度有关的相控阵探头参数选择参考表 3 和表 5。表 3 扇扫描检测焊接接头时相控阵探头参数选择推荐表 工件
24、厚度/mm 激发孔径/mm 标称频率/MHz 工件厚度/mm 激发孔径/mm 标称频率/MHz 1215 612 510 40100 1640 27.5 1540 820 410 100 16 25 注 1:在满足检测灵敏度即信噪比的情况下,尽可能选择频率高的探头。注 2:阵元长度 W 应大于或等于 6 mm。注 3:当该表规定的探头参数与表 5 不一致时,以表 5 规定的为准。6.1.5.3.2 TOFD 探头的选择 按 NB/T 47013.102015 的相应要求选择,平板(或相当于平板)工件厚度有关的分区、探头选择和设置可参考表 4。表 4 平板对接接头 TOFD 探头推荐性选择和设置
25、 工件厚度/mm 厚度分区数 深度范围/mm 标称频率/MHz 声束角度()晶片直径/mm 1215 1 0t 157 7060 24 1535 1 0t 105 7060 26 3550 1 0t 53 7060 36 50100 2 02t/5 7.55 7060 36 2t/5t 53 6045 612 100200 3 0t/5 7.55 7060 36 t/53t/5 53 6045 612 3t/5t 52 6045 620 200300 4 040 7.55 7060 36 402t/5 53 6045 612 2t/53t/4 52 6045 620 3t/4t 31 5040
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