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1、船舶钢焊缝超声波检测工艺和质量分级,Ship steel weld ultrasonic testing technology and quality classification,CB/T 3559-2011 代替CB/T 3559-1994,1.范围,本标准适用于木材厚度8-150mm的铁素体钢全熔透焊缝A型脉冲反射式手工接触的超声波检测。对于母材厚度为6-8mm的薄板，可参照本标准进行检测。 本标准不适用于铸钢及奥氏体不锈钢焊缝、外径小于250mm和内外径之比小于0.7的筒体纵向焊缝、外径小于200mm的筒体周向焊缝、各种尺寸曲面相贯焊缝,2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 人员要求
2、,5 设备和器材要求,5.1 探伤仪 5.1.1 用于检测的超声波探伤仪应按企业质量管理体系文件的要求进行校验，校验记录应予以存档 5.1.2 工作频率范围一般为0.5-10MHz 5.1.3 水平线性误差应不大于1%，垂直线性误差不大于5%，动态范围不小于26dB.,5 设备和器材要求,5.2 探头 5.2.1 探头的有效晶片面积不应大于500m，且任意边长不大于25 5.2.2 探头频率一般在2-5MHz之间选择，探头实测频率与标称值误差不大于10% 5.3 探伤仪、探头系统性能和检查周期 5.3.1 探伤仪和探头的系统性能应按照JB/T 9214的规定进行测试 5.3.2 直探头的分辨力
3、应不小于26dB,斜探头的分辨力应不小于6dB 5.3.4 探伤仪的水平线性和垂直线性，在设备首次使用、维修及至少每3个月检查一次 5.3.5 斜探头及系统性能，按下表规定进行检查,6 试块和耦合剂,6.1 标准试块可选用IIW试块、CSK-1A试块或其他类型的标准试块 6.2 对比试块分为CTRB-1、CTRB-2、CTRB-3三种形式，适用板厚、形状尺寸见下页,CSK-1A,CSK-1A,CTRB-1 试块 适用板厚：8-25,CTRB-2 试块 适用板厚：8-100,CTRB-3 试块 适用板厚：8-150,7 检测技术等级,7.1 分级 检测技术等级分为A、B、C三级。检测的完善程度和
4、检测工作的难度按A、B、C顺序递增。检测技术等级应按工件的材质、结构、焊接方法和承受载荷的不同进行选用。无特殊要求时，技术等级按B级执行。,7 检测技术等级,7.2 不同检测技术等级的要求 7.2.1 A级检测，以一种角度的探头，采用直射法和一次反射法在焊缝的单面单侧进行。一般不要求进行横向的缺陷检测。当母材厚度大于50mm时，不应采用A级检测 7.2.2 B级检测，原则上以一种角度探头，采用直射法和一次反射饭在焊缝的单面双侧进行。当母材厚度大于100mm时，采用双面双侧检测。受几何条件限制时，可在焊缝的双面单侧采用两种角度探头进行检测。条件允许应作横向缺陷检测。 7.2.3 C级检测，至少应
5、以两种角度探头，采用直射法和一次反射法在焊缝的单面双侧进行。同时要作两个扫查方向的横向缺陷检测。当母材厚度大于100mm时，采用双侧检测。其它要求如下： a）对接焊缝余高应磨平，以便探头在焊缝上作平行扫查 b）焊缝两侧斜探头扫查经过的母材区域应用直探头检查 c）母材厚度不小于100mm、窄间隙焊缝母材不小于40mm时，应增加其它检测方法（如串列式扫查、TOFD等）,8 检测工艺文件,8.1 工艺文件应包括通用工艺规程和工艺卡 8.2 通用工艺规程应根据相关法规、验收标准和设计要求，并针对检测机构特点和检测能力进行编制。通用工艺规程的主要内容应包括：适用范围、引用标准和法规、人员资格、设备器材、
6、工艺和方法、检测结果和质量分级、技术资料、编审人员和编制日期等 8.3 检测人员应按照工艺卡执行操作。工艺卡的主要内容应包括:人员资格、工艺卡编号、产品特性标识、设备和器材、工艺参数、技术要求、检测程序、检测部位示意图、编审人员和编制日期等,9 检测前的准备,9.1 检测时机 船舶钢焊缝超声波检测时机要求如下： a）一般材料冷却至室温后，可进行检测 b）有产生延迟裂纹倾向的材料，应在焊接完成至少24小时后进行检测 c）有热处理要求的工件，应在热处理完成之后进行检测,9 检测前的准备,9.2 检测面 9.2.1 超声检测前，焊缝的表面及热影响区应经外观检验合格 9.2.2 检测区的跨度包括焊缝本
7、身和焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一个区域，这个区域最小为5mm，最大为10mm 9.2.3 检测面应光洁平滑，所有油污、锈蚀、飞溅、氧化皮、马脚等应清除干净 9.3.4 检测面的粗糙度应不大于6.3m,9.2.5 采用直射法时，探头的移动区域宽度A0.75P，见图1。采用一次反射法检测时，探头移动区域宽度Ad1.25P，见图2。 跨距P按公式或计算； P=2Ttg。 P=2TK 。 A-探头移动区域宽度的数值，单位为毫米 P-跨距的数值，单位为毫米 T-母材厚度的数值，单位为毫米 -斜探头折射角的数值，单位为度 K-斜探头折射角的正切值得数值 图1 图2,10 探头频率与斜探头折射角的选择
8、,10.1 探测频率按下表进行选择 10.2 探头折射角的选择应能使主声束覆盖整个焊缝检测区，具体要求如下： a）平板对接焊缝探伤折射角的选择,10 探头频率与斜探头折射角的选择,b）条件允许时，T型接头焊缝检测应分别使用直探头和斜探头扫查，斜探头按下表选择,10 探头频率与斜探头折射角的选择,10.3 选择检测面和探头时应考虑到焊缝中产生各类缺陷的可能性，并尽可能是主声束垂直于焊缝中的危害性缺陷。,11 筒体纵向焊缝检测,12.1 检测板厚不大于20mm的母材，采用5MHz的双晶直探头；检测板厚大于20mm的母材，采用2-5MHz的单晶直探头。探头的晶片尺寸为10-20,mm 12.2 调节
9、时基线，至少显示两次底波 12.3 双晶直探头调节检测灵敏度，将无缺陷处的一次底波调到满屏刻度的50%，再提高10dB作为检测灵敏度 12.4 单晶直探头调节灵敏度，将无缺陷处的二次底波调到满屏刻度的100% 12.5 对于缺陷信号幅度超过满屏刻度20%或底波消失的区域，应在工件表面做出标记，并予以记录,12 母材检测,13.1 用标准试块上圆弧面的反射波和其他等效试块的反射波进行时基线调节 13.2 最大检测声程处回波至少调节到示波屏满刻度的3/4以上 13.3 当检测面曲率半径不大于W/4时，探头楔块应磨成与工件面相吻合，在 6.6规定的对比试块上作时基线调整 PS：时基线：A 型显示荧光
10、屏中表示时间或距离的水平扫描线。,13 时基线调节,14.1 DAC曲线应以实际检测用的仪器和探头，根据在对比试块上实际的数据绘制而成。（绘制方法略） 14.2 绘制DAC曲线是应不少于3点，且最大深度应满足检测要求 14.3 在检测范围内的DAC曲线不应低于示波屏刻度的20% 14.4和14.5 见下图,14 距离-波幅曲线,14 距离-波幅曲线,1 准备工作 1.1 测定探头参数：入射点、折射角 1.2 设定仪器参数，调整检测范围，调节时基线 2 试块 2.1 采用船舶标准对比试块或其他等效试块 2.2 检测面曲率半径不大于W/4时，采用与工件检测面曲率相同的试块 3制作DAC,DAC曲线
11、的制作,14.6 根据被检焊缝母材厚度不同，DAC曲线确定的灵敏度见下表 14.7 检测横向缺陷时，应将各线灵敏度分别提高6dB 14.8 T型接头焊缝直探头检测按附录D的规定,14 距离-波幅曲线,15.1 补偿包括耦合补偿和衰减补偿等 15.2 耦合补偿和衰减补偿统称为传输补偿，传输补偿的测定和修正要求按附录E的方法进行 15.3 当检测面曲率半径不大于W/4时，曲面补偿应采用曲率半径与工件相同的试块，通过对比试验进行实际测量 15.4 工件与试块表面有差异时，应进行补偿，补偿值计入DAC曲线。,15 补偿,附录E：传输补偿的测定 E1 传输补偿测定 传输补偿测定的步骤如下： a)仪器调节
12、到双探头模式，选用两只尺寸、频率、折射角相同的斜探头，在相应对比试块上作一收一发，见下图，发射探头置于位置1，接收探头置于位置2，将回波调到示波屏满刻度90%的高度，纪录此时波峰位置； b）保持仪器灵敏度不变，将接收探头置于位置3得到第二个回波波峰位置,15 补偿,附录E：传输补偿的测定 c）将上述两点连接，见下图,15 补偿,附录E：传输补偿的测定 d） 保持仪器灵敏度不变，把探头同时移到被检工件上，调节探头位置，找到底面回波； e） 调节衰减器或增益器，测出工件底面回波波峰与c）所得曲线的分贝差dB，见下图,15 补偿,附录E：传输补偿的测定 E.2 当工件厚度大于对比试块2倍时，则应先在
13、工件上找到1、2次底波位置并连线，然后将探头移到试块上找到底波，调节衰减器或增益器，确定两者分贝差dB. E.3 传输补偿值得处理 对于测定的传输补偿，在实际检测时按如下要求操作： a）dB2dB，不需要修正 b）2dBdB12dB，需要修正 c）dB12dB，应分析原因，进行必要的表面处理，知道符合a&b,15 补偿,16.1 为确定缺陷的位置、方向、形状、判别缺陷信号与伪缺陷信号，可采用前后、左右、转角和环绕四种基本扫查方式，见下图 16.2 探头移动速度不应大于150mm/s。探头沿焊缝方向每次移动覆盖率应大于晶片尺寸的10%。 16.3 检测纵向缺陷，斜探头应垂直于焊缝中心线放置，作锯
14、齿型扫查，在扫查的同时还应作10-15的摆动,16 扫查方式,16.4 检测横向缺陷，应采用平行扫查和斜平行扫查。斜平行扫查时，探头在焊缝两侧边缘与焊缝中心线成10-20夹角；或将焊缝余高磨平后，探头置于焊缝上，沿焊缝作两个方向的平行扫查 16.5 T型接头横向缺陷的检测，可在面板外侧焊缝区域增加斜探头沿焊缝作两个方向的扫查 16.6 T型接头焊缝直探头扫查的两种方式见下图,16 扫查方式,17.1 检测定位 17.1.1 检测前应确定缺陷定位规则 17.2 初探伤 17.2.2 当检测区灵敏度超过EL线时，应根据探头位置、方向、扫查方式、声程和焊缝情况，判断是否为缺陷回波 17.2.3 在判
15、定为缺陷的部位做出标记 17.2.4 检测区回波不超过EL线，当判定为危害性缺陷应予以评价 17.3 缺陷评价 17.3.1灵敏度调整到EL线 17.3.2 根据最高回波对缺陷进行定位 17.3.3 指示长度按17.4进行测定,17 检测实施,17.4 缺陷指示长度测定 17.4.1 缺陷回波位于I区，且只有一个波幅时，以峰幅降至EL线的绝对灵敏度法测其指示长度；当有多个峰幅时，以端点峰幅将至EL线的绝对灵敏度法测其指示长度 17.4.2 缺陷回波高于I区，且只有一个波幅时，以峰幅降低6dB的相对灵敏度法测其指示长度；当有多个峰幅时，以端点峰幅降低6dB的绝对灵敏度法测其指示长度,17 检测实
16、施,18.1 每次检测开始前，应校验仪器水平线性和检测灵敏度 18.2 在检测过程中，出现下列情况时，应对检测系统进行校验 a) 校准后的探头、耦合剂、和仪器的旋钮发生改变 b) 检测人员怀疑扫描量程和扫查灵敏度有变化 c) 检测系统连续工作4小时以上 18.3 检测结束前应对检测系统进行复核 18.3.1 每次检查结束前，应对时基线进行复核。如果时基线上任意一点的偏移超过时基线读数的 10%，则应重新调整时基线，并对上一次复核以来所有的检测部位进行重新检测 18.3.2 每次检测结束前，对检测灵敏度（DAC曲线）进行复核。对DAC曲线的复核不少于3点。 如果曲线上任何一点的幅度下降2或2dB
17、以上，则应对上一次复核以来所有的检测部位进行 重新检测；如果曲线上任何一点的幅度上升2或2dB以上，则应对所有的检测记录进行重新 判定 18.4 在对检测系统进行校准、复核和线性测定时，任何影响仪器线性的控制器（如抑制或虑波开 关等）应处于关闭状态或最低水平位置,18 校验和复检,19.1 检测人员应尽可能根据静态波形、动态波形并结合结构形式和焊接工艺要求等要素估判缺陷性质 19.2 根据缺陷的性质、波高、指示长度和分布状态，把焊缝质量分为I、II、III、IV、V级， 具体如下: a) 被检焊缝判定为存在危害性缺陷时，评为V级 b) 波峰位于I区的非危害性缺陷评为I级 c) 波峰位于III区
18、的缺陷评为V级 d) 波峰位于II区的缺陷，根据所测定单个缺陷的指示长度评级，评定方法见下页表格,19 焊缝质量评级,1,19 焊缝质量评级,19.3 当缺陷指示长度小于8mm时按4mm计 19.4 相邻两缺陷在一直线上，其间距小于其中较小的缺陷长度时，则以各个缺陷长度之和作为单 个缺陷的指示长度 19.5 在任意6T或150mm（二者取较小）焊缝长度内多个缺陷的累积指示长度不应超过下表值 19.6 两个缺陷在任意6T或150mm（二者取较小）焊缝长度内都能取到一部分，则应将这两个缺 陷的全部指示长度计入总长评定 19.7 被检焊缝长度小于6T或150mm（二者取较小）时，上表中的限值可按比例
19、折算。当折算后的允许累计长度小于单个缺陷的允许长度时，以单个缺陷的允许长度作为限值,19 焊缝质量评级,20.1 低于验收标准的焊缝，应予以修补，并按原检测工艺进行检测 20.2 经二次修补的焊缝，若复检后仍不合格，制造单位应按有关规定处理 20.3 抽检部位的一端或两端出现超标缺陷时，应在其延伸方向上追加检测，并应不少于原抽检量。 若追加的检测部位仍发现超标缺陷时，则应对整条焊缝进行检测,20 不合格焊缝的修补和复检,21.1 检测报告和记录的保存按有关规定或文件合同执行 21.2 检测报告和记录应包括下列内容： a）委托单位 b）被检工件：材质、板厚、焊接方法、坡口形式、表面状态、处理状况
20、、部位示意图、焊后时 间等 c）检测机构名检测人员、审核人员及其资格等级 d）设备和器材 e）检测标准和验收要求 f）检测工艺和技术参数 g）检测地点和日期 h）合同约定的其他内容,21 报告和记录,脉冲幅度：脉冲信号的电压幅值。当采用 A 型显示时，通常为时基线到脉冲峰顶的高度。 脉冲宽度：以时间或周期数值表示的脉冲持续时间。 分贝：两个振幅或者强度比的对数表示。 声阻抗：声波的声压与质点振动速度之比，通常用介质的密度 p 和速度 c 的乘积表示。 声阻抗匹配：声阻抗相当的两介质间的耦合。 衰减：超声波1 在介质中传播时，随着传播距离的增大，声压逐渐减弱的现象。 总衰减：任何形状的超声束，其
21、特定波形的声压随传播距离的增大，由于散射、吸收和声束扩散等共同引起的减弱。 衰减系数：超声波在介质中传播时，因材质散射在单位距离内声压的损失，通常以每厘米分贝表示。,超声波常用名词术语：,缺陷：尺寸、形状、取向、位置或性质对工件的有效使用会造成损害，或不满足规定验收标准要求的不连续性。 A 型显示：以水平基线（X 轴）表示距离或时间，用垂直于基线的偏转（Y 轴）表示幅度的一种信息表示方法。 发射脉冲：为了产生超声波而加到换能器上的电脉冲。 时基线：A 型显示荧光屏中表示时间或距离的水平扫描线。 扫描：电子束横过探伤仪荧光屏所作同一样式的重复移动。 扫描范围：荧光屏时基线上能显示的最大声程。 扫
22、描速度：荧光屏上的横轴与相应声程的比值。 延时扫描：在 A 型或 B 型显示中，使时基线的起始部分不显示出来的扫描办法。,超声波常用名词术语：,水平线性：超声波探伤仪荧光屏时间或距离轴上显示的信号与输入接收器的信号（通过校正的时间发生器或来自已知厚度平板的多次回波）成正比关系的程度。 垂直线性：超声探伤仪荧光屏时间或距离轴上显示的信号与输入接收器的信号幅度成正比关系的程度。 动态范围：在增益调节不变时，超声探伤仪荧光屏上能分辨的最大与最小反射面积波高之比。通常以分贝表示。 脉冲重复频率：为了产生超声波，每秒内由脉冲发生器激励探头晶片的脉冲次数。 检测频率：超声检测时所使用的超声波频率。通常为
23、0.4 MHz 15MHz。 回波频率：回波在时间轴上进行扩展观察所得到的峰值间隔时间的倒数。 灵敏度：在超声探伤仪荧光屏上产生可辨指示的最小超声信号的一种量度。 灵敏度余量：超声探伤系统中，以一定电平表示的标准缺陷探测灵敏度与最大探测灵敏度之间的差值。,超声波常用名词术语：,分辨力：超声探伤系统能够区分横向、纵向或深度方向相距最近的一定大小的两个相邻缺陷的能力。 抑制：在超声波探伤仪中，为了减少或消除低幅度信号（电或材料的噪声），以突出较大信号的一种控制方法。 闸门：为监控探伤信号或作进一步处理而选定一段时间范围的电子学方法。 衰减器：使信号电压（声压）定量改变的装置。衰减量以分贝表示。 信
24、噪比：超声信号幅度与最大背景噪声幅度之比。通常以分贝表示。 阻塞：接收器在接收到发射脉冲或强脉冲信号后的瞬间引起的灵敏度降低或失灵的现象。,超声波常用名词术语：,增益：超声探伤仪接收放大器的电压放大量的对数形式。以分贝表示。 距离波幅曲线（DAC）：根据规定的条件，由产生回波的已知反射体的距离、探伤仪的增益和反射体的大小，三个参量绘制的一组曲线。实际探伤时，可由测得的缺陷距离和增益值，从此曲线上估算出缺陷的当量尺寸。 耦合：在探头和被检件之间起传导声波的作用。 试块：用于鉴定超声检测系统特性和探伤灵敏度的样件。 标准试块：材质、形状和尺寸均经主管机关或权威机构检定的试块。用于对超声检测装置或系统的性能测试及灵敏度调整。 对比试块：调整超声检测系统灵敏度或比较缺陷大小的试块。一般采用与被检材料特性相似的材料制成。,超声波常用名词术语：,探头：发射或接收（或既发射又接收）超声能量的电声转换器件。该器件一般由商标、插头、外壳、背衬、压电元件、保护膜或楔块组成。 直探头：进行垂直探伤用的探头，主要用于纵波探伤。 斜探头：进行斜射探伤用的探头，主要用于横波探伤。,超声波常用名词术语：,