DB36∕T 789-2023 钢制压力管道超声导波检测方法(江西省).pdf

ICS 13.240CCS C 68DB36江西省地方标准DB 36/T 7892023代替 DB36/T 789-2014钢制压力管道超声导波检测方法Testing of pressuresteel pipe by ultrasonic guided wave2023-08-09 发布2024-02-01 实施江西省市场监督管理局发 布DB36/T 7892023I目次前言.II1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14检测方法概要.25检测人员.36检测设备.37试块.48检测准备.49检测系统设置.610距离-波幅曲线.711检测.712检测数据记录、分析.813检测结果分级及复验.814检测报告.8附录 A（规范性）对比试块.9附录 B（规范性）压力管道超声导波检测报告.11DB36/T 7892023II前言本文件按照GB/T 1.1-2020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。本文件代替DB36/T 789-2014钢制压力管道超声导波检测方法，与DB36/T 789-2014相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a)修改了第 1 章范围（见第 1 章，2014 年版的第 1 章）；b)修改了第 2 章规范性引用文件（见第 2 章，2014 年版的第 2 章）；c)修改了“超声导波 B 扫图像”、“A 扫描信号”的术语和定义（见 3.3、3.4,2014 年版的 3.3、3.4）；d)修改了检测人员资格等级（见 5.1,2014 年版的 5.1）；e)修改了检测设备用对比试块检测的要求（见 6.4,2014 年版的 6.4）；f)修改了标准试块的要求（见 7.1,2014 年版的 7.1）；g)修改了“对比试样”，更改为“对比试块”（见 7.2,2014 年版的 7.2）h)修改了检测区域数值单位（见 8.3,2014 年版的 8.3）；i)修改了探头选取检测的要求（见 8.4.3,2014 年版的 8.4.3）；j)增加了探头选取要求（见 8.4.4）；k)修改了两种扫查方式的解释（见 8.5.1,2014 年版的 8.5.1）；l)修改了距离-波幅曲线的内容（见第 10 章，2014 年版的第 10 章）；m)修改了“粗检”及内容，更改为：“超声导波 A 扫筛查”及内容（见 11.3,2014 年版的 11.3）；n)修改了“精检”，更改为：“超声导波 B 扫成像检测”（见 11.4,2014 年版的 11.4）；o)修改了复检执行标准（见 13.2,2014 年版的 13.2）；p)修改了附录 A“对比试样”，更改为“对比试块”（见附录 A，2014 年版的附录 A）；q)修改了附录 A 中对比试块样管 V 型槽图（见图 A.1，2014 年版的图 A.1）。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。本文件由江西省市场监督管理局提出并归口。本文件起草单位：江西省检验检测认证总院特种设备检验检测研究院。本文件主要起草人:刘伟成、汤新文、张路根、兰清生、漆赣平、刘文斌、黄长辉、赵洪波、单旭异、张 琦、胡冀轩、韩 艳、周秋英、詹志炜、张小康、汪树民、李松伟、章顺立、肖忠群、汤志强、林 刚、叶 颖、刘 伟、汤文斌、夏 健、邓转志、乐洪甜、董 洁。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：2014 年首次发布为 DB36/T 789-2014，本次为第一次修订。DB36/T 78920231钢制压力管道超声导波检测方法1范围本文件规定了钢制压力管道超声导波检测术语和定义、检测方法概要、检测人员、检测设备、试块、检测准备、检测系统设置、距离-波幅曲线、检测、检测数据记录、分析、检测结果分级及复检、检测报告等要求和内容。本文件适用于材料为碳素钢或低合金钢、直径 32 mm且工件厚度 30 mm的钢制压力管道超声导波检测，在规定范围之外的金属材料或金属构件(例如压力容器)可参照执行。本文件采用0.5 MHz公称频率2.0 MHz的单斜探头导波对钢制压力管道母材表面及内部缺陷进行检测，主要发现存在的体积型缺陷和面状缺陷。本文件不建立评价判据，具体的判据由检测方和用户双方协商确定。本文件没有给出进行检测时的安全要求，使用本文件的各方有义务在检测前建立适当的安全和健康准则。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 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NB/T 47013.3承压设备无损检测 第3部分：超声检测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 47013.7承压设备无损检测第7部分：目视检测3术语和定义GB/T 12604.1 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1超声导波ultrasonic guided wave在管状金属材料或构件中能够较长距离传播的某些特定频率范围的超声波，管中超声导波通常包括纵向模态、扭转模态、弯曲模态和周向模态导波四种波形。3.2单斜探头导波guided wave coming from single crystal oblique probeDB36/T 78920232超声导波产生的一种方式，即利用基于压电效应、带有合适角度楔块的接触式超声斜射单晶探头，在金属构件中产生超声导波。用单斜探头在管中激发的超声导波模式主要为对称型和反对称型的兰姆波以及周向导波。3.3超声导波B扫图像B-scan image of ultrasonic guided wave超声导波数据的二维显示，横轴是代表探头的移动位置，纵轴表示超声波传播时间或声程，图像的灰度或伪彩色表示信号幅值。3.4A扫描信号signal of A-scan ultrasonic超声波信号的波形显示，横轴表示超声波的传播时间，纵轴表示波幅。3.5有效导波信号effective guided wave signal由缺陷引起的导波信号为有效导波信号。3.6端部反射reflection by the end构件端部对传播的超声导波进行全反射的现象。4检测方法概要4.1超声导波检测原理导波是一种由于介质边界存在而产生的机械波，它可以在有边界的介质中传播，如管子，平板，棒等，传播方向平行于介质的边界面。由于它的传播受制于介质的几何边界形状，因此定义为导波。导波具有频散特性，传声介质的材料特性对导波有着直接的影响。导波的速率受到导波的频率、介质的几何形状和尺寸大小的影响。通常需要根据被检测管道设计和选择适当的超声探头，发射和接受导波。纵波单斜探头为产生导波提供了一种精确有效的方法。纵波在有机玻璃楔块中以某入射角及速度入射到钢界面，按Snell定理，波在界面处要发生波型转换、反射、折射。距换能器一定距离处，各波不再清晰可辨而是叠加成波包，从而产生被限制的导波束，沿着介质传播。导波的传播行为较为复杂，在管子中，导波以纵波、扭转波和弯曲波等多种波形存在，如图1所示；在平板中，导波以兰姆波、平面剪波SH两种波形存在，如图2所示。图 1压力管道中导波DB36/T 78920233SH波兰姆波图 2平板中导波传播方式4.2钢制压力管道超声导波检测单斜探头超声导波技术是高频导波检测，探头公称频率在0.5 MHz以上，相对低频导波(探头公称频率在数十至数百 KHz)而言，检测灵敏度高，一次检测距离较短。其检测原理如图3所示，探头发出一束超声脉冲波，此脉冲波充斥着管壁厚度，沿着管道轴向远处传播，导波传输过程中遇到缺陷时，由于缺陷在径向截面上有一定的反射面积，产生一个缺陷回波，当缺陷回波被探头接收时，就可确定缺陷位置。管壁厚度中的任何变化，无论内壁或外壁，都会产生反射信号，被探头接收，因此可以检出管子内外壁的缺陷。图 3压力管道的超声导波检测图5检测人员5.1从事钢制压力管道超声导波检测的人员应按 GB/T 9445 的要求或有关主管部门的规定取得相应无损检测人员鉴定机构颁发或认可的超声检测级及以上资格证书，并经超声导波专业技术培训合格后，方可从事超声导波检测工作，并负相应的技术责任。5.2检测人员应熟悉所使用的超声导波设备。5.3检测人员应具有实际检测经验并掌握一定的承压设备结构及制造基础知识。6检测设备6.1检测设备包括仪器、探头、扫查装置、分析软件和附件。DB36/T 789202346.2检测设备至少应具有超声导波发射、接收、放大、数据自动采集、记录、显示、分析和报警功能。6.3超声导波探头应与被检管道材质、规格相匹配，以便于激发最佳检测模式超声导波。6.4采用对比试块（详见附录 A）时，在合适的检测设置下，距离目标反射体（10 mm 通孔）最大距离 1500 mm 时，能有效检出。6.5应制定书面程序对检测设备进行周期性维护、检查和校准，以保证仪器功能。在现场进行检测时，如怀疑设备的检测结果，应对设备进行功能检查和调整，并对每次维护检查的结果进行记录。7试块7.1标准试块标准试块是用于仪器探头性能校准和检测校准的试块，本文件采用的标准试块为CSK-IA型。标准试块应符合NB/T47013.3中的4.2.3.1条“标准试块”的要求。7.2对比试块7.2.1对比试块应采用与工件声学性能相同或相近的材料制成。对比试块材料中超声波波束可能通过的区域用超声直探头检测时，不得有2 mm 平底孔当量直径的缺陷。7.2.2对比试块的外形尺寸应能代表工件特征。7.2.3对比试块中反射体为 V 型槽或平底孔，其形状、尺寸和数量见附录 A。检测需要时，对比试块中也可添加其他形状和尺寸的反射体。8检测准备8.1基本信息的获取在进行检测前，需要通过资料审查和现场实地考察获取相应的基本信息，至少应包括但不限于以下的要素：被检管道的类型及结构特征；被检管道的材质特性；被检管道的使用和操作记录；被检管道的工作状态；被检测的区域；检测现场环境；干扰噪声来源；表面状态；涂层、防腐层或保温层类型和厚度；上次检测结果；其它有助于缺陷判断的信息。8.2超声导波检测工艺8.2.1检测前，应根据本文件并结合被检工件编制超声导波检测工艺。8.2.2超声导波检测工艺应包括但不限于以下内容：被检工件状况；检测设备器材；DB36/T 78920235检测准备；检测系统设置；检测；检测数据记录、分析；缺陷分级与复验。8.3检测区域检测区域为超声导波一次检测的钢制压力管道有效长度。对压力管道，一次检测长度宜不大于2000mm 一次检测长度应以现场实测为准，现场可用管道对接环缝、管道端部反射或其他结构测定。8.4探头选取8.4.1合理的选择探头，可以得到较好的一次检测有效长度以及检测灵敏度。选择这些探头不是特定的，而是根据被检管道材质、直径、壁厚选择相应超声导波探头。注：探头宜参照表1 进行选取。表 1推荐采用的探头序号被检工件厚度(mm)公称频率(MHz)折射角()晶片尺寸(mm)1120.568762328210180.562702328316300.5526023288.4.2探头选择原则为在保证检测灵敏度情况下，一次检测有效长度尽量大。8.4.3检测前应测量折射角、探头延时、导波声速。8.4.4探头楔块的曲率应加工成与被检对象外径相吻合的形状。8.5扫查方式的选择8.5.1扫查方式分为周向扫查和轴向扫查。周向扫查，探头指向平行于管道轴线，主要是检测管道的周向缺陷；轴向扫查，探头指向垂直于管道轴线，主要是检测管道的轴向缺陷。8.5.2一般情况下，周向扫查能满足压力管道检测要求，用于缺陷的快速检测和位置确定。当用户要求或检测人员认为有必要时，应增加轴向扫查。这时，应选择适合于轴向检测的导波探头进行检测，并在对比试块上调节检测灵敏度，确定一次检测有效长度。8.5.3在满足检测目的的前提下，根据现场实际情况和缺陷判断的需要，也可采用其他适合的扫查方式。8.5.4扫查面准备，探头移动区应拆除保温层，清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其他杂质，如防腐层对声衰减较大时，应清除防腐层。探头移动区一般应进行修磨，检测表面应平整，便于探头的扫查，对在制管道，其表面粗糙度 Ra 值应不低于 6.3 m。8.6耦合剂8.6.1应采用有效且适合于工件的介质作为超声耦合剂。8.6.2选用的耦合剂应在一定的温度范围内保证稳定可靠的检测。8.6.3实际检测采用的耦合剂应与检测系统设置和校准时的耦合剂相同。8.7温度DB36/T 789202368.7.1应保证在规定的温度范围内进行检测。8.7.2若温度过高或过低，应采用有效措施避免，若无法避免，应评价其对检测结果的影响。8.7.3检测校准和实际检测间的温差宜控制在 20 之内。8.7.4采用常规探头和耦合剂时，工件表面温度范围为 0 80。超出该温度范围，可采用特殊探头或耦合剂，或采用其他有效措施，但应在实际检测温度下进行设置和校准。9检测系统设置9.1检测仪器设置9.1.1打开电源开关，按仪器操作作业指导书要求输入有关参数。使脉冲回波波幅最高且回波宽度适当，探头公称频率与仪器频带宽度相宜。9.1.2声速测量：在 CSK-IA 试块上，利用 R100 弧面测量探头前沿。在对比试块上利用人工反射体和试件端部测量声速。现场条件允许时，可利用管道对接焊缝、端部回波调节仪器，测量声速。9.2灵敏度设置9.2.1检测前应设置检测通道灵敏度。9.2.2灵敏度设置一般应采用对比试块。按本文件第 10 章要求制作距离-波幅曲线，在评定线基础上再提高 6 dB 作为检测灵敏度。现场检测时，宜设置两个检测灵敏度。当检测长度500 mm 时，确定一个检测灵敏度；检测长度500 mm 时，确定另一个检测灵敏度，以避免缺陷回波被噪声信号湮没。并在被检工件表面扫查时进行表面耦合补偿。9.2.3也可直接在被检工件上进行灵敏度设置，利用管道环向对接焊缝或管道端部制作距离-波幅曲线，建议采用对比试块进行验证。9.3位置传感器的设置9.3.1如果使用轮式编码器等位置传感器，则检测前应对位置传感器进行设置。9.3.2设置方式是使扫查装置移动一定距离时对检测设备所显示的位移与实际位移进行比较，其误差应小于 1%。9.4检测系统复核9.4.1在下列情况时应进行复核：检测过程中检测设备开停机或更换部件时；检测人员有怀疑时；检测结束时。9.4.2若检测设置和校准时采用了对比试块，则复核时采用同一试样；若为直接在工件上进行灵敏度设置，则应在工件上同一部位复核。9.4.3若复核时发现初始设置和校准的参数偏离，则按下列规定执行：每次检测结束前，应对扫描量程进行复核。如果任意一点在扫描线上的偏移超过扫描线读数的10%,则扫描量程应重新调整，并对上一次复核以来所有的检测部位进行复检；每次检测结束前，应对扫查灵敏度进行复核。一般对距离-波幅曲线的校核不应少于 3 点。如曲线上任何一点幅度下降 2 dB,则应对上一次复核以来所有的检测部位进行复检；如幅度上升2 dB,则应对所有的记录信号进行重新评定。DB36/T 7892023710距离-波幅曲线距离波幅曲线应采用对比试块实测绘制。该曲线族由评定线和判废线组成，判废线由深度为50%V型槽或10通孔的人工缺陷反射波幅绘制而成。评定线波幅高度为判废线波幅高度的一半，即减6 dB。评定线以下(包括评定线)为I区，评定线与判废线之间为区，判废线及其以上区域为区，如图4所示。图 4距离-波幅曲线示意图11检测11.1检测时机在压力管道外观检查合格后进行超声导波检测。11.2扫查速度探头的扫查速度不应超过150 mm/s。当采用自动报警装置扫查时，不受此限。11.3超声导波 A 扫筛查为提高超声导波检测效率，在A超界面下完成管道分段全周向筛查，当发现存在有效导波信号时，应进行导波成像检测。11.4超声导波 B 扫成像检测在进行超声导波成像检测时，首先应确定探头移动起始位置，并详细标注。如果是分段成像，则相邻两段应有 15%重叠区。11.5信号识别11.5.1当发现导波信号时，应把探头置于导波信号部位两端相等位置探测，如果反射回波出现位置相近或相等，则相对信号部位前后移动探头，观察回波是否随探头游动，是则为有效导波信号，不游动则为伪信号。11.5.2当工件某一区域发现大面积导波信号时，不排除存在内部分层类缺陷可能，这时，应采用其他有效方法复验，以确定缺陷位置、大小及性质。DB36/T 7892023811.5.3当探头位于工件外壁，此处其内部液态流体快速流动，可能会产生很强脉冲回波，此时探头保持不动，观察回波变化，若反射回波高低起伏变化不断，则为流体产生信号。11.5.4应当注意，工件结构，例如对接焊缝、接管、内壁折流板角焊缝等，都会产生很强回波信号。针对结构产生的信号，应增加探头扫查方式，例如转动、环绕扫查，观察动态波形加以区分。11.5.5因超声导波不能区分表面、内部缺陷，发现有效导波信号时，应采用目视检查、超声检测、表面无损检测等方法复核，确定缺陷位置和大小。12检测数据记录、分析12.1所有有效导波信号都应记录。检测记录应按检测工艺要求记录检测数据和有关信息，除此之外，还应至少包括检测报告中的内容。所有记录的保存应符合有关法规、标准和(或)合同的要求。12.2所有有效导波信号都应成像，并通过专用软件分析，确定缺陷部位，测量缺陷长度、宽度，并在工件上标注其位置和范围。12.3当有效导波信号波幅在区以上，必须采用其他检测方法进行复验；当有效导波信号波幅达到评定线的 50%波高及其以上区域时，宜采用其他检测方法复验；低于评定线的 50%波高时，不需复验。13检测结果分级及复验13.1检测结果分级超声导波检测发现的缺陷信号，按有效导波信号的波幅与第10章的距离波幅曲线进行比对分级，反射波幅在I区的为I级，在区的为级，在区的为级。13.2复验当有效导波信号需复验时，可采用目视检测、超声检测、表面无损检测或解剖验证等方法进行。分别按NB/T47013.7、NB/T47013.3、NB/T47013.4和NB/T47013.5等要求执行。14检测报告压力管道超声导波检测报告应包含但不限于以下内容：a)被检管道使用单位、编号；b)管道规格、级别及使用年限；c)材料牌号、壁厚、敷设方式、表面状态；d)执行标准；e)检测仪器名称、型号、编号、探头晶片尺寸、频率；f)对比试块；g)灵敏度设置、扫查方式；h)检测部位及缺陷分布图；i)检测软件名称、数据文件及数据文件名；j)检测情况说明；k)检测日期、参加检测人员、编制、审核、批准人员签字。检测报告格式可参照附录 B 的规定。DB36/T 78920239AA附录A（规范性）对比试块A.1对比试块厚度当检测工件厚度t12 mm范围时，推荐采用壁厚为 6 mm的相同外径、材质相同或相近的对比试块；当检测工件厚度t为10 mm18 mm范围时，推荐采用壁厚为14 mm的相同外径、材质相同或相近的对比试块；当检测工件厚度t为16 mm30 mm范围时，推荐采用壁厚为24 mm的相同外径、材质相同或相近的对比试块。A.2对比试块中人工反射体形状、尺寸、数量A.2.1对比试块中反射体为V型槽时，其形状、尺寸和数量如图A.1所示。A.2.2对比试块中反射体为平底孔时，其形状、尺寸和数量如图A.2所示。A.2.3检测需要时，对比试块中也可添加其他形状和尺寸的反射体。图 A.1对比试块样管 V 型槽图表 A.1对比试块 V 型槽参数序号长度(L)深度(h)140 mm10%t240 mm25%t340 mm50%tDB36/T 789202310图 A.2对比试块平底孔图表 A.2对比试块平底孔参数序号孔径()深度(h)110 mm10%t210 mm25%t310 mm50%t410 mm100%tDB36/T 789202311BB附录B（规范性）压力管道超声导波检测报告一、被检设备基本情况一、被检设备基本情况使用单位装置名称管道名称管道编号管道规格管道材质管道长度工作介质防腐层材料检测部位检测比例二、检测设备及器材二、检测设备及器材仪器型号仪器编号探头型号晶片尺寸探头频率位置编码器对比试块扫查装置耦合剂三、检测条件三、检测条件执行标准表面状况耦合补偿灵敏度设置扫查方式四、检测结果四、检测结果检测软件名、数据文件序号管道壁厚缺陷位置X缺陷位置Y缺陷长度L缺陷面积S波幅dB、区域评定级别数据文件名DB36/T 789202312检测部位及缺陷分布图五、检测情况说明：五、检测情况说明：参加检测人员：编制：年月日审核：年月日(检测机构检验专用章或公章)批准：年月日_