《钢制承压设备焊接接头相控阵超声检测》征求意见稿及编制说明

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钢制承压设备焊接接头相控阵超声检测

Phased array ultrasonic testing of welded joints of steel pressure

equipment

（征求意见稿）

xxxx-xx-xx发布 xxxx-xx-xx实施　

中国特种设备检验协会发布

— 1 —

目录

1 范围 (1)

2 规范性引用文件 (1)

3 术语和定义 (1)

4 一般要求 (4)

5 使用原则 (8)

6 钢制承压设备焊接接头相控阵超声检测和质量分级 (10)

7 钢制承压设备管子和压力管道环向对接接头相控阵超声检测和质量分级 (18)

8 报告和存档 (22)

附录A（资料性附录）奥氏体不锈钢对接接头相控阵超声检测方法和质量分级 (23)

附录B（规范性附录）相控阵超声检测仪器和探头性能指标要求 (27)

附录C（资料性附录）200mm～400mm钢制承压设备焊接接头相控阵超声检测和质量分级 (29)

附录D（资料性附录）横波端点衍射法测量缺陷自身高度 (32)

钢制承压设备焊接接头相控阵超声检测

1 范围

1.1 本标准规定了在制和在用钢制承压设备采用相控阵超声检测的方法和质量分级要求，按本标准技术要求进行的相控阵超声检测为可记录的脉冲反射法超声检测。

1.2 本标准适用于：

a）公称壁厚为6mm～400mm的铁素体钢制承压设备全焊透结构形式的焊接接头相控阵超声检测；

b）公称壁厚大于等于3.2mm、外径大于等于32mm的铁素体钢制承压设备管子和压力管道环向对接接头相控阵超声检测；

1.3 公称壁厚为3.2mm～80mm、外径大于等于32mm的奥氏体不锈钢及其他细晶各向同性、低声衰减金属材料焊接接头，可参照本标准附录A执行，但应考虑材料声学特性的变化。

1.4 本标准不适用于内径小于等于200mm的管座角接接头检测。

1.5 与承压设备有关的支撑件和结构件焊接接头的相控阵超声检测也可参照本标准执行。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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

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 47013.4 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

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

JB/T 10063 超声探伤用1号标准试块技术条件

3 术语和定义

GB/T 12604.1、NB/T 47013.1和NB/T 47013.10界定的以及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以及X、Y和Z坐标的含义，如图1所示。

3.2

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接收到的超声信号进行处理并以图像的方式显示被检对象内部状态的超声检测技术。

1

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

3.3

延迟法则delay law

参与波束形成的发射和接收探头阵元以及对应每个阵元的发射电路和接收电路时序与时间间隔的控制法则，一般包含阵元延迟法则、发射延迟法则、接收延迟法则等。阵元延迟法则可以控制阵元激发的数量、起始位置；发射延迟法则可以控制发射声束的偏转、聚焦和聚焦偏转；接收延迟法则可以动态地改变接收信号的聚焦延迟，控制接收声束的动态聚焦。

3.4

激发孔径 active aperture

相控阵探头一次激发阵元的尺寸。对于线阵探头（如图2所示），其主动方向上的激发孔径长度A按式（1）计算：

A=n·e+g·（n-1）（1）

式中：

n——激发阵元数量。

A——激发孔径；g——相邻阵元之间的间隙；

e——阵元宽度；p——相邻两阵元中心线间距；w——阵元长度

图2 激发孔径

3.5

电子扫描 electronic scanning

指以电子方式实现对工件的扫查，即通过延迟法则实现波束的移动或角度偏转，使之扫过工件中被检测区域。

3.6

线扫描 linear electronic scanning（E-scan）

采用不同的阵元和相同延迟法则得到的声束，在确定范围内沿相控阵探头长度方向扫描被检件，以实现类似常规手动超声波检测探头前后移动的检测效果，也称作E扫描。线扫描包括

直入射线扫描和斜入射线扫描两种。

3.7

扇扫描 sectorial electronic scanning（S-scan）

2

采用同一组阵元和不同延迟法则得到的声束，在确定角度范围内扫描被检件，也称作S扫描。

3.8

探头前端距 probe position

焊接接头检测时，探头前端距焊缝中心线的距离。

3.9

机械扫查 mechanical scan

以机械方式实现对工件的扫查，即通过移动探头实现波束的移动，使之扫过工件中的被检测区域。

3.10

沿线扫查 parallel scan

探头在距焊缝中心线一定距离S的位置上，平行于焊缝方向进行的直线移动，以获得并记录声

图3 沿线扫查

3.11

斜向扫查 oblique scan

焊接接头检测时，入射声束方向与焊接接头中心线成一定夹角，按照给定的探头距离进行扫查

图4 斜向扫查

3.12

B型显示 B-display

工件端面投影图显示，即主视图，图像中横坐标表示扫描的宽度，纵坐标表示扫描的深度，B 扫描显示表示检测区域在Y-O-Z平面的投影，如图1所示。

3.13

C型显示 C-display

工件平面投影图显示，即俯视图，图像中横坐标表示沿线扫查移动的距离，纵坐标表示扫描的宽度。焊缝检测时，C扫描显示表示检测区域在X-O-Y平面的投影，如图1所示。

3.14

D型显示 D-display

工件侧面投影图显示，即侧视图，图像中横坐标表示沿线扫查移动的距离，纵坐标表示深度。

3

焊缝检测时，D扫描显示表示检测区域在X-O-Z平面的投影，如图1所示。

3.15

S型显示 S-display

由扇扫描声束组成的扇形图像显示，图像中横坐标表示离开探头前沿的位置，纵坐标表示深度，沿扇面弧线方向的坐标表示角度。焊缝检测时，S型显示的是探头前方焊缝的横截面信息。

3.16

角度增益补偿（ACG） angle corrected gain

使扇扫描角度范围内不同角度的声束检测同一声程相同尺寸的反射体回波幅度等量化的增益补偿，也称作角度修正增益。

3.17

时间增益修正（TCG） time corrected gain

对不同声程相同尺寸的反射体的回波幅度进行增益修正，使之达到相同幅值。

3.18

相关显示 relevant indication

由缺陷引起的显示。

3.19

非相关显示 non-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。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。

4 一般要求

4.1 检测单位及人员

4.1.1从事相控阵超声检测的单位应具有一定的研究基础和工程经验，并具有对任意结构焊接接头进行工艺仿真的能力。

4.1.2检测人员应取得特种设备行业超声检测Ⅱ级资格两年以上或具备超声Ⅲ级资格，熟悉相控阵超声设备的使用、调试和结果评定。

4.1.3对于从事简单几何形状钢制对接接头相控阵超声检测的人员，应具有一定的金属材料、焊接、热处理及承压设备制造安装等方面的基本知识；对于从事其他检测对象的相控阵超声检测人员，还应了解相关材料、结构和制造工艺，经过专项训练，并具备一定的检测经验和相应的检测能力。

4.2 设备和器材

4.2.1相控阵超声检测仪器

a）至少应具有超声波发射、接收、放大、数据自动采集、记录、显示和分析功能；

b）应符合其相应的产品标准规定，具有产品质量合格证或制造厂出具的合格文件，且其性能应满足附录B的要求；

c）检测过程中应有耦合监视。

4.2.2相控阵超声探头

a）相控阵探头分为线阵相控阵探头和面阵相控阵探头；

b）相控阵探头必须符合产品质量技术要求，且其性能应满足附录B的要求。

4.2.3相控阵超声扫查装置

a）扫查装置一般包括探头夹持部分、驱动部分和导向部分，并安装记录位置的编码器；

b）探头夹持部分应能调整和设置探头中心间距，在扫查时保持探头中心间距和相对角度不变；

4

5 c ）导向部分应能在扫查时使探头运动轨迹与参考线保持一致；

d ）驱动部分可以采用马达或人工驱动；

e ）扫查装置中的编码器，其位置分辨率应符合本标准的工艺要求。

4.2.4 试块

4.2.4.1试块分为标准试块、对比试块和模拟试块。

4.2.4.2 试块材料

制作对比试块和模拟试块的材料，应符合下列要求之一：

a ）应采用与被检测工件声学性能相同或相似的材料制成；

b ）材料用直探头检测时，不得出现大于φ2mm 平底孔回波幅度1/4的缺陷信号。试块的制作要求应符合JB/T 10063的规定。

4.2.4.3 标准试块

用于相控阵超声检测系统性能的测试及增益补偿调试的试块。本标准采用的标准试块为CSK-ⅠA 试块和声束控制评定试块（见图5）。

图5 声束控制评定试块

4.2.4.4 对比试块：

a ）用于检测校准的试块，其外形尺寸应能代表被检工件的特征，厚度应与被检工件的厚度

相对应。如果涉及两种或两种以上不同厚度部件焊接接头的检测，试块的厚度应由其最大厚度来确定；

b ）本标准可以采用NB/T 47013.3-2015标准中的CSK-ⅡA 系列及GS 系列试块，也可采用

PRB-Ⅰ、PRB-Ⅱ、PRB-Ⅲ、PRB-Ⅳ、PRB-Ⅴ、PGS 系列试块。PRB 系列试块见图6～图10。

6 图6 PRB-Ⅰ试块

图7 PRB-Ⅱ试块

图8 PRB-Ⅲ试块

图9 PRB-Ⅳ试块

注：L ——试块长度，由使用声程确定；d ，T 见表C.1。

图10 PRB-Ⅴ试块

4.2.4.5 模拟缺陷试块

用于检测工艺验证及相控阵超声横波端点衍射法测高技能验证的试块。应满足下列要求：a）一般采用焊接方法制作。其缺陷类型为被检工件中易出现的典型焊接缺陷，主要为条状缺陷、裂纹、未熔合和未焊透；

b）试块中的缺陷位置应具有代表性，至少应包含外表面、内表面和内部；

c）试块中的缺陷长度和自身高度满足表6的规定，但缺陷长度的最小值为10mm。

4.2.5 耦合剂

a）应采用有效且适用于被检工件的介质作为超声耦合剂。要求具有良好的透声性、易清洗、无毒无害、有适宜的流动性的材料；对材料、人体及环境无损害，同时应便于检测后清

理。典型的耦合剂包括水、甲基纤维素糊状物、洗涤剂、机油和甘油，在零度以下可采

用乙醇液体或相近的液体；

b）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；

c）选用的耦合剂应在工艺规程规定的温度范围内保证稳定可靠的检测。

4.3 扫查方式

4.3.1 扫查方式分为锯齿形扫查和沿线扫查，一般应采用沿线扫查。

4.3.2 锯齿形扫查一般不采用编码器记录扫查位置，其行走方式与NB/T 47013.3中规定的锯齿形扫查一致。

4.3.3 沿线扫查一般采用编码器记录扫查位置，通常将相控阵探头安装在扫查装置中，沿焊缝长度方向直线移动。

4.4 显示方式

相控阵超声设备是成像仪器，有按声程显示成像和按实际几何结构显示成像两种显示方式。根据使用的相控阵超声设备选择显示方式。

4.5 扫描类型

分为线扫描和扇扫描，应根据具体检测情况选择。通常采用扇扫描，有时也采用线扫描或两者组合。

4.6 灵敏度补偿

4.6.1 耦合补偿

在检测和缺陷定量时，应对由表面粗糙度引起的耦合损失进行补偿。

4.6.2 衰减补偿

在检测和缺陷定量时，应对材质衰减引起的检测灵敏度下降和缺陷定量误差进行补偿。

4.6.3 曲面补偿

探测面是曲面的工件，应采用曲率半径与工件相同或相近的对比试块，通过对比试验进行曲率补偿。

4.7 扫查灵敏度

不低于评定线灵敏度。

4.8 聚焦法则

根据所采用的扫描类型确定，明确其中涉及的具体参数。

4.8.1 相控阵探头参数

a）晶片参数：标称频率、晶片数量、晶片宽度、晶片间隙及晶片长度；

b）楔块参数：楔块尺寸、楔块角度及楔块声速。

4.8.2 聚焦法则参数

a）晶片数量：设定聚焦法则使用的晶片数量；

b）晶片位置：设定激发晶片的起始位置；

7

c）角度参数：设定在工件中所用声束的固定角度、声束的角度范围；

d）距离参数：设定在工件中的声程或深度；

e）声速参数：设定在工件中的声速，例如横波声速、纵波声速；

f）工件厚度：设定被检工件的厚度；

g）探头位置：设定探头前端至焊缝中心线的距离；

h）采用聚焦声束检测时，应合理设定聚焦声程或深度。

4.9 检测系统的复核

4.9.1 复核时机

每次检测前应对灵敏度进行复核，遇到下述情况应随时对其进行重新核查：

a）检测过程中更换电池，校准后的探头、耦合剂和仪器调节旋钮发生改变；

b）检测人员怀疑扫描量程或扫描灵敏度有变化；

c）连续工作4h以上；

d）工作结束。

4.9.2 扫查灵敏度的复核

每次检测结束前，应对扫查灵敏度进行复核。一般对DAC或TCG曲线的校核应不少于3点。如曲线上任何一点幅度下降2dB或20%，则应对上一次复核以来所有的检测结果进行复检；如幅度上升2dB或20%，则应对所有的记录信号进行重新评定。

4.9.3 编码器的复核

检测时应定期对编码器进行复核。编码器的校准应符合相关章节的规定，否则应重新校准。

4.10 与其他无损检测方法综合应用

4.10.1对母材厚度为12mm～400mm的焊缝，也可采用TOFD方法测量缺陷自身高度。

4.10.2对相控阵超声检测发现表面可疑的显示，可采用NB/T 47013.4～47013.6中有效方法辅助检测。

4.11 温度

4.11.1应确保在规定的温度范围内进行检测，检测系统设置和校准与实际检测温度之差应控制在±15℃之内；

4.11.2采用常规探头和耦合剂时，被检件的表面温度应控制在0℃～50℃；若温度超过50℃或低于0℃，可采用特殊探头或耦合剂。

5 使用原则

5.1 扫描类型

扇扫描、线扫描都具有各自的优点和局限性，为提高检测结果的准确性，应根据被检产品的焊缝类型、工作介质，预计可能产生的缺陷种类、形状、部位和取向，选择较合适的扫描类型和显示方式或者其组合。

5.2 扫描类型及显示方式的选择

5.2.1 对接接头宜采用扇扫描检测。显示方式可选择按声程显示成像或按实际几何结构显示成像，见图11和图12。

5.2.2 角接接头应采用扇扫描和线扫描组合检测。显示方式宜采用按实际几何结构显示成像，见图13、图14。

5.2.3 T型接头应采用扇扫描和线扫描组合检测。显示方式宜采用按实际几何结构显示成像，见图15～图17。

5.2.4 根据被检工件的焊缝类型和产生缺陷的特点，也可辅以特定角度的扇扫描和线扫描及串列扫描检测。

5.2.5 锯齿形扫查应根据检测工件的特点及现场条件选择手动扇扫描、手动线扫描及手动固定

8

9 角度扫描。

a ） 按声程显示

b ） 按实际几何结构显示

图11 采用扇形扫描检测示意图

图12 采用多组扇形扫描检测示意图

图13 插入式管座角焊缝 图14 安放式管座角焊缝

10

图15 T 型接头（型式Ⅰ）

图16 T 型接头（型式Ⅱ）

图17 T 型接头（型式Ⅲ）

6 钢制承压设备焊接接头相控阵超声检测和质量分级

6.1 适用范围

6.1.1 本章规定了铁素体钢制承压设备焊接接头的相控阵超声检测和质量分级。

6.1.2 本章适用于母材厚度为6mm ～200mm 的全熔化焊焊接接头的相控阵超声检测。

6.1.3 对母材厚度为200mm （不含200mm ）～400mm 的全熔化焊焊接接头的相控阵超声检测参照附录C 的规定进行；

6.2 检测技术等级

6.2.1 检测技术等级的选择

相控阵超声检测技术等级分为A 、B 、C 三个检测级别。相控阵超声检测技术等级选择应符合制造、安装、在用等有关规范、标准及设计图样规定。

6.2.2 不同检测技术等级的要求

6.2.2.1 A级检测

a）适用于工件厚度为6mm～40mm焊接接头的检测；

b）检测时应保证相控阵声束对检测区域实现至少一次全覆盖；

c) 一般从焊接接头单面双侧进行检测，如受条件限制，也可以选择双面单侧或单面单侧进

行检测；

d）一般不需要进行横向缺陷检测。

6.2.2.2 B级检测

a）适用于工件厚度为6mm～200mm的焊接接头的检测；

b）检测时应保证相控阵声束对检测区域实现至少二次全覆盖；

c）当母材厚度为6mm~40mm时，一般从焊接接头单面双侧进行检测。如受条件限制，无法在单面双侧进行扫查时，可在单面单侧进行扫查，但应改变探头的前端距，增加一次扇扫描+沿线扫查或线扫描+沿线扫查或增加一次常规超声扫查。

d）当母材厚度为大于或等于40mm时，应从焊接接头双面双侧进行检测。对于要求进行双面双侧检测的焊接接头，如受几何条件限制而选择单面双侧检测时，应将焊接接头余高磨平，增加探头位置，扫查范围应覆盖到整个焊接接头。

e）对于对接接头，一般应进行横向缺陷检测。检测时，应在焊缝两侧边缘使探头与焊缝中心线成10°～30°作两个方向的纵向倾斜扫查。对余高磨平的焊缝，可将探头放在焊缝及热影响区上作两个方向的纵向平行扫查。

f）对于单侧坡口角度小于5°的窄间隙焊缝，如有可能应增加检测与坡口表面平行缺陷的有效方法（如TOFD）。

6.2.2.3 C级检测

a）适用于工件厚度为6mm～400mm的焊接接头的检测；

b）应保证相控阵声束对检测区域实现至少二次全覆盖；

c）采用C级检测时应将对接接头的余高磨平。对焊接接头斜探头扫查经过的母材区域要用直探头（或相控阵探头）进行检测；

d）当母材厚度为6mm~15mm时，一般从焊接接头单面双侧进行检测。如受条件限制，无法在单面双侧进行扫查时，可在单面单侧进行扫查，但应改变探头的前端距，增加一次扇扫描+沿线扫查或线扫描+沿线扫查或增加一次常规超声扫查。

e）当母材厚度为大于或等于15mm时，应从焊接接头双面双侧进行检测。对于要求进行双面双侧检测的焊接接头，如受几何条件限制而选择单面双侧或双面单侧检测时，应将焊接接头余高磨平，增加探头位置，扫查范围应覆盖到整个焊接接头。

f）壁厚大于或等于40mm的对接焊接接头，还应增加相控阵纵波0°直入射检测。

g）对于对接接头，应进行横向缺陷的检测。检测时，将相控阵探头放在焊缝及热影响区上作两个方向的纵向平行扫查。

h）对于单侧坡口角度小于5°的窄间隙焊缝，如有可能应增加检测与坡口表面平行缺陷的有效方法（如TOFD）。

6.2.2.4 当要求对检测区域进行两次或两次以上全覆盖时，应尽可能使至少其中两次覆盖的声束来自大致相互垂直的两个方向。

6.3 试块

6.3.1 试块制作应符合4.2.4的规定。

6.3.2 标准试块为CSK-ⅠA试块和声束控制评定试块。

6.3.3 对比试块可采用NB/T 47013.3-2015中CSK-ⅡA系列试块，也可采用PRB-Ⅰ、PRB-Ⅱ、PRB-Ⅲ和PRB-Ⅳ，适用范围见表1。

表1 PRB系列试块及其使用范围单位为mm

11

试块对应的焊接接头的厚度范围试块对应的焊接接头的厚度范围

PRB-Ⅰ6～30 PRB-Ⅲ120～

150

PRB-Ⅱ30～120 PRB-Ⅳ150～200

注：检测曲面工件时，如检测面曲率半径R≤W2/4（W为探头接触面宽度，环焊缝检测时为探头宽度，纵焊缝检测时为探头长度），应采用与检测面曲率相同的对比试块，反射孔的位置及试块的宽度可参照PRB-Ⅴ试块确定。

6.4 检测准备

6.4.1 检测区域

检测区域高度为工件厚度；检测区域宽度为焊缝本身加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段区域，该区域最小为5mm，最大为10mm，见图18。

6.4.2 表面制备

6.4.2.1 探头移动区内应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其他杂质，一般应进行打磨。检测面应平整，便于探头的移动，机加工表面粗糙度Ra值不大于12.5μm。

6.4.2.2 去除余高的焊缝，应将余高打磨到与邻近母材平齐。保留余高的焊缝，如果焊缝表面有咬边、较大的隆起和凹陷等也应进行适当的修磨，并作圆滑过渡以免影响检测结果的评定。

6.4.3 焊缝标识

检测前应在工件扫查面上予以标记，标记内容至少包括扫查起始点和扫查方向，起始标记应用“0”表示，扫查方向用箭头表示。所有标记应对扫查无影响。

图18 参考线及探头移动区域

6.4.4 参考线

6.4.4.1 参考线用于规定锯齿形扫查时探头移动的区域（见图18），或用于沿线扫查时沿步进方向行走的直线。

6.4.4.2 检测前，应在扫查面上画参考线，参考线在检测区一侧距焊缝中心线的距离根据检测设置而定。参考线距焊缝中心线距离的误差为±0.5mm。

6.4.5 耦合剂

耦合剂应按4.2.5的规定进行。

6.5 检测系统的调试

6.5.1 相控阵探头的选择

6.5.1.1 标称频率一般为4MHz～10MHz。

6.5.1.2 晶片数要根据检测工件厚度选择，单次激发的晶片数不得低于16。电子扫描进行纵波检测时，单次激发晶片数不得低于4。与工件厚度有关的相控阵探头参数选择可参考表2。

6.5.1.3 相控阵探头应与检测面紧密接触。检测面曲率半径R≤W2/4时，应采用曲面楔块，使其与检测面吻合。

12

表2 检测焊接接头时相控阵探头参数选择推荐表

工件厚度/mm 主动孔径/mm 标称频率/MHz 工件厚度/mm 主动孔径/mm 标称频率/MHz 6～15 6.0～10 7.5～10 >70～120 15～23 4～5

>15～70 7.0～15 4～7.5 >120～200 15～23 4～5

注1：在满足能穿透的情况下，尽可能选择主动孔径小的探头。

注2：为了提高图像质量，电子扫描在满足穿透的情况下，应选择主动孔径小的探头。

注3：晶片长度w应大于等于6mm。

6.5.2 聚焦法则参数

根据检测对象和现场条件选择扫描类型确定聚焦法则。聚焦法则参数的内容应满足 4.8的规定。

6.5.3 检测区域覆盖

根据聚焦法则的参数，用相控阵超声检测设备中的理论模拟软件进行演示，调整探头位置，使所选用的检测声束完全覆盖检测区域，此时的距离就是固定探头的位置，也是参考线的位置。若不能完全覆盖或参数选择不当，应重新选择聚焦法则参数。确认演示结果后，将演示模拟图及参数保存，并附在检测工艺中。

6.5.4 DAC或TCG曲线的制作

6.5.4.1 应按所用的相控阵检测仪和相控阵探头在选用的对比试块上制作。

6.5.4.2 检测面曲率半径R≤W 2/4时，灵敏度曲线的制作应在与检测面曲率相同的对比试块上进行。

6.5.4.3 在整个检测范围内，灵敏度曲线不得低于荧光屏满刻度的20%。

6.5.4.4 制作灵敏度曲线的过程中，应控制噪声信号，信噪比应大于等于10dB。

6.5.5 角度增益补偿

角度增益补偿的调试应在对比试块或CSK-ⅠA试块上进行。

6.5.6 DAC或TCG曲线灵敏度选择

6.5.6.1 DAC或TCG曲线灵敏度应符合表3的规定。

表3 DAC或TCG曲线灵敏度

工件厚度/mm 评定线定量线判废线6～40 φ2×30-18dB φ2×30-12dB φ2×30-4dB

>40～100 φ2×30-14dB φ2×30-8dB φ2×30+2dB

>100～200 φ2×30-10dB φ2×30-4dB φ2×30+6dB

6.5.6.2 检测横向缺陷时，应将各线灵敏度均提高6dB。

6.5.6.3 工件表面耦合损失和材质衰减应与试块相同，否则应作声能传输损失差的测定，并根据实测结果对检测灵敏度进行补偿，补偿量应计入DAC或TCG曲线。在一跨距声程内最大传输损失差小于或等于2dB时可不进行补偿。

6.5.7 相控阵探头配置

锯齿形扫查应选择单探头配置，沿线扫查可选择单探头配置或双探头配置。应根据检测设备选择探头配置。

6.5.8 覆盖范围

6.5.8.1 扇形扫描所使用声束角度增量最大值为1°或能保证相邻声束重叠至少为50%。

6.5.8.2 电子扫描相邻激活孔径之间的重叠，应至少为有效孔径长度的50%。

6.5.8.3 沿线扫查时，若在焊缝长度方向进行分段扫查，则各段扫查区的重叠范围至少为50mm。对于环焊缝，扫查停止位置应越过起始位置至少50mm。需要多个沿线扫查覆盖整个焊接接头体积时，各扫查之间的重叠至少为所用电子扫描有效孔径长度或扇形扫描声束宽度的10%。

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6.5.8.4 锯齿形扫查时，为确保检测声束能扫查到整个被检区域，相邻两次探头移动间隔应不超过晶片长度（w）的50%。

6.5.9 扫查步进的设置

扫查步进是指扫查过程中相邻两个A扫描信号间沿扫查方向的空间间隔。检测前应将检测系统设置为根据扫查步进采集信号。扫查步进值主要与工件厚度有关，按表4的规定进行设置。

表4 扫查步进值的设置

工件厚度t/mm 扫查步进最大值Δx max/mm

t≤10 1.0

10＜t≤150 2.0

t＞150 3.0

6.5.10 编码器的校准

6.5.10.1 首次使用前或每隔一个月应对编码器进行校准。

6.5.10.2 校准方式是将编码器移动至少300mm，比较检测设备显示的位移与实际位移，要求误差应小于1%或10mm，以较小值为准。

6.5.11 耦合监控的设置

扫查过程中应保持稳定的耦合，必要时应对耦合情况进行有效监控，耦合监控的设置应根据使用的相控阵超声设备而定，当发现耦合不良时，应对该区域重新进行扫查。

6.5.12 温度

温度的控制应符合4.12的规定。

6.6 检测方法

6.6.1 平板对接接头的检测

平板对接接头的检测宜采用沿线扫查，沿线扫查不可行时采用锯齿形扫查。检测原则满足

5.2.1和

6.2的规定。

6.6.2 曲面工件（直径小于等于500mm）对接接头的检测

6.6.2.1 检测面为曲面时，可尽量按平板对接接头的检测方法进行检测。受几何形状限制，无法进行检测的部位应予以记录。

6.6.2.2 纵缝检测时，对比试块的曲率半径与检测面曲率半径之差小于10%：

a）根据工件的曲率和厚度选择扇形扫查角度范围，确保声束能扫查到整个焊接接头；

b）应进行缺陷定位的修正。

6.6.2.3 环焊缝检测时，对比试块的曲率半径应为检测面曲率半径的0.9倍～1.5倍。

6.6.3 管座角焊缝的检测

6.6.3.1 基本原则

选择扫查面和扫描类型时应考虑到各类型缺陷的可能性，并使声束尽可能垂直于该焊接接头结构的主要缺陷。检测原则满足5.2.2和6.2的规定。

6.6.3.2 检测方式

根据结构形式，管座角焊缝的检测有如下4种方式，可选择其中一种或几种方式组合实施检测。检测方式的选择应由合同双方商定，并考虑主要检测对象和几何条件的限制：a）在接管内壁采用电子扫描，见图13位置1；

b）在容器内壁采用电子扫描，见图14位置1；

c）在接管外壁采用扇形扫描，见图14位置2；

d）在容器外壁采用扇形扫描，见图13位置2和图14位置3。

6.6.3.3 管座角焊缝以电子扫描（纵波）检测为主，必要时应增加横波检测的内容：

a）相控阵探头的选择按6.5.1的规定执行；

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b）采用扇形扫描时，DAC或TCG曲线灵敏度按表3的规定；

c）采用电子扫描（纵波）检测时，DAC或TCG曲线灵敏度按表3的规定；

d）扫查灵敏度一般在基准灵敏度基础上提高6dB。

6.6.3.4 扫查方式

首先采用沿线扫查，沿线扫查不可行时采用锯齿形扫查。

6.6.4 T型接头的检测

6.6.4.1 适用范围

本条适用于厚度为6mm～50mm的锅炉、压力容器全熔化焊T型接头的相控阵超声检测。其他用途的全熔化焊T型焊接接头的相控阵超声检测也可参照本条的规定执行。

6.6.4.2 基本原则

在选择扫查面和扫描类型时应考虑到各类型缺陷的可能性，并使声束尽可能垂直于该类焊接接头结构的主要缺陷。检测原则满足5.2.3和6.2的规定。

6.6.4.3 检测方式

a）从翼板外侧用电子扫描进行检测，见图15位置1、图16位置1和图17位置1；

b）用扇形扫描在腹板一侧用直射法和一次反射法进行检测，见图15位置2、图16位置2和图17位置2；

c）用扇形扫描从翼板外侧采用直射法进行检测，见图16位置3。

6.6.4.4 T型接头采用扇形扫描和电子扫描（纵波）进行检测

a）相控阵探头的选择按6.5.1的规定执行；

b）扇形扫描时，DAC或TCG曲线灵敏度应以腹板厚度按表3确定；电子扫描检测时，DAC 或TCG曲线灵敏度应以翼板厚度按表3确定；

c）扫查灵敏度一般在基准灵敏度基础上提高6dB。

6.6.4.5 扫查方式

首先采用沿线扫查，沿线扫查不可行时采用锯齿形扫查。

6.6.4.6 对缺陷进行等级评定时，均以腹板厚度为准。

6.7 现场检测

6.7.1 表面制备

受检工件的表面制备符合6.4.2的规定，检查合格后方可进行检测。

6.7.2 焊缝标识

焊缝标识应按6.4.3的规定进行。

6.7.3 参考线

参考线应按6.4.4的规定进行。

6.7.4 耦合剂

耦合剂应按4.2.5的规定进行。

6.7.5 扫查灵敏度

扫查灵敏度应满足6.5.6的规定。

6.7.6 扫查方式

根据具体的检测对象和现场条件选择。首先选用沿线扫查，沿线扫查不可行时采用锯齿形扫查。

6.7.7 扫查速度

6.7.7.1 锯齿形扫查时，探头移动速度不应超过150mm/s。

6.7.7.2 采用沿线扫查时应保证扫查速度小于或等于最大扫查速度v max，同时应保证耦合效果和数据采集的要求。最大扫查速度按式（2）计算：

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max a b PRF 2v X n n n =×× (2)

式中：

v max ——最大扫查速度，mm/s ； PRF——脉冲重复频率，Hz ；PRF<2b n C /L ；

b n ——采用几次波检测；

C ——声速，m/s ；

L ——最大检测声程，mm ；

n ——设置的信号平均次数；

a n ——电子扫描为聚焦法则的个数，扇形扫描为角度个数；

X ——设置的扫查增量，mm 。

6.8 扫查图像显示

6.8.1 扫查数据以图像形式显示，可用S 扫描、B 扫描、C 扫描、E 扫描及P 扫描等形式，也可增加TOFD 显示。

6.8.2 在扫查数据的图像中应有编码器扫查位置显示和耦合监控显示。锯齿形扫查可没有编码器扫查位置显示。

6.9 检测数据的评价和显示的分类

6.9.1 有效性评价

6.9.1.1 分析数据前应对所采集的数据进行评估以确定其有效性，至少应满足如下要求：

a ） 检测时耦合监控必须开启；

b ） 数据丢失量不得超过整个扫查长度的5%，且不允许相邻数据连续丢失。

6.9.1.2 若数据无效，应纠正后重新进行扫查。

6.9.2 显示的分类

6.9.2.1 检测结果的显示分为相关显示和非相关显示。

6.9.2.2 分析检测数据是否存在相关显示，对于相关显示应按6.11进行评定。

6.10缺陷定量

6.10.1缺陷定量基准

缺陷定量以评定线为基准，对回波波幅达到或超过评定线的缺陷，应确定其位置、波幅和指示长度、高度（若需要）等，如有需要，可采用各种聚焦方法提高定量精度。

6.10.2 缺陷位置

以获得缺陷的最大反射波幅的位置为缺陷位置。

6.10.3 缺陷长度

按A 扫和缺陷图像测定缺陷指示长度。当缺陷反射波只有一个高点，且位于II 区或II 区以上时，用-6dB 法测量其指示长度。当缺陷反射波峰值起伏变化，有多个高点，且均位于II 区或II 区以上时，应以端点-6dB 法测量其指示长度。当缺陷最大反射波幅位于I 区，将探头左右移动，使波幅降到评定线，以用评定线绝对灵敏度法测量缺陷指示长度。

6.10.4 缺陷自身高度

6.10.4.1对于面状缺陷，在深度方向，尺寸范围大于声束宽度的，可在S 扫描或B 扫描视图上采用-6dB 半波高度法或端点衍射法测量缺陷自身高度，尺寸范围小于声束宽度的，采用当量法及其他有效方法，横波端点衍射法见附录D 。

6.10.4.2 对满足NB/T 47013.10检测要求的承压设备焊接接头，也可采用其他无损检测方法（如TOFD等）进行缺陷自身高度测量。

6.10.5 相邻两个或多个缺陷显示（非圆形），其在X轴方向间距小于其中较小的缺陷长度且在Z 轴方向间距小于其中较小的缺陷自身高度时，应作为一个缺陷处理，该缺陷深度、缺陷长度及缺陷自身高度按如下原则确定：

a）缺陷深度：以两缺陷深度较小值作为单个缺陷深度；

b）缺陷长度：两缺陷在X轴投影上的前、后端点间距离；

c）缺陷自身高度：若两缺陷在X轴投影无重叠，以其中较大的缺陷自身高度作为单个缺陷自身高度；若两缺陷在X轴投影有重叠，则以两缺陷自身高度之和作为单个缺陷自身高度（间距计入）。

6.11 缺陷的评定和质量分级

6.11.1 凡判定为裂纹、坡口未熔合及未焊透等危害性的缺陷显示，评为Ⅲ级。

6.11.2 凡在判废线（含判废线）以上的缺陷显示，评为Ⅲ级。

6.11.3 凡在评定线（不含评定线）以下的缺陷显示，评为Ⅰ级。

6.11.4.1 承压设备本体焊接接头质量分级方法一（适用于制造安装阶段）

a）缺陷长度按实测值计；

b）质量分级按表5的规定进行。

6.11.4.2 承压设备本体焊接接头质量分级方法二（适用于在用阶段）

a）圆形缺陷的评定按6.11.4.1的规定进行；

b）条形缺陷的评级按表6的规定进行。

表5 承压设备焊接接头质量分级方法一单位为mm

等级工件厚度反射波幅

所在区域

允许的单个缺陷指示长度

多个缺陷累计长度

最大允许值/L′

I ≥6~100

I

≤50—

＞100≤75—

≥6~100

II

≤t/3，最小可为10，最大不超过30在任意9t焊缝长度范围内

L′不超过t且最大不超过150＞100≤t/3，最大不超过50

II ≥6~100

I

≤60—

＞100≤90—

≥6~100

II

≤2t/3，最小可为12，最大不超过40在任意4.5t焊缝长度范围内

L′不超过t且最大不超过200＞100≤2t/3，最大不超过75

III ≥6

II 超过II级者

III 所有缺陷（任何缺陷指示长度）

I 超过II级者—

注1：当焊缝长度不足9t（I级）或4.5t（II级）时，可按比例折算。当折算后的多个缺陷累计长度允许值小于该级别允许的单个缺陷指示长度时，以允许的单个缺陷指示长度作为缺陷累计长度允许值。

注2：用6.10规定的测量方法，使声束垂直于缺陷的主要方向左右移动探头测得的缺陷长度。

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表6 焊接接头质量分级方法二单位为mm 质

量等级工件厚度mm

单个缺陷

多个缺陷

表面缺陷埋藏缺陷

长度

lmax

高度

h3

若l＞

lmax缺陷

高度h1

长度

lmax

高度

h2

若l＞

lmax缺陷

高度h1

Ⅰ

6≤t≤8t 1.0- t 1.5 1.0

1）若多个缺陷其各自高度h均为：

h1＜h≤h2或h3，则在任意12t

范围内累计长度不得超过2t且最

大值为150mm；

2）对于单个或多个允许的表面缺

陷，其最大累计长度不得大于整条

焊缝长度的5%且最长不得超过

200mm

8＜t≤158 2.0 1.08 2.0 1.0

15＜t≤4015 2.5 1.515 2.5 1.5

40＜t≤6025 3 2.025 3.0 2.0

60＜t≤10035 3.5 2.035 4.0 2.5

100＜t≤20045 3.5 2.545 5.0 3.0

t＞10045 3.5 2.545 5.0 3.0

Ⅱ

6≤t≤8t 1.5 1.0t 1.5 1.0

1）若多个缺陷其各自高度h均为：

h1＜h≤h2或h3，则在任意12t

范围内累计长度不得超过3t且最

大值为200mm；

2）对于单个或多个允许的表面缺

陷，其最大累计长度不得大于整条

焊缝长度的10%且最长不得超过

300mm

8＜t≤15t 2.0 1.0t 2.0 1.5

15＜t≤40t 2.5 1.5t 3.0 2.0

40＜t≤6040 2.5 1.540 4.0 2.5

60＜t≤10050 3.0 2.060 5.0 3.0

100＜t≤20060 3.0 2.080 6.0 3.5

t＞20080 3.5 2.5100 6.0 3.5

Ⅲ6～400超过Ⅱ级者

注：母材壁厚不同时，取薄侧厚度值。

7 钢制承压设备管子和压力管道环向对接接头相控阵超声检测和质量分级

7.1 适用范围

7.1.1钢制承压设备管子和压力管道环向对接焊接接头的相控阵超声检测不划分检测技术等级。

7.1.2本章适用于壁厚为3.2mm～6mm（不含6mm）、外径大于或等于32mm或壁厚大于等于6mm、外径为32mm～159mm的铁素体钢制承压设备管子和压力管道环向对接接头的相控阵超声检测方法和质量分级。

7.1.3壁厚大于6mm，且外径大于159mm的铁素体钢制承压设备接管和压力管道环向对接焊接接头的相控阵超声检测方法和质量分级按第6章执行。

7.2 对比试块

7.2.1 对比试块制作符合4.2.4的规定。

7.2.2 对比试块的曲率应与被检管径相同或相近，当管外径在32mm~159mm范围内时，其曲率半径之差不应大于被检管径的10%；当管外径大于159mm时，对比试块的曲率半径应为检测面曲率半径的0.9倍～1.5倍。

7.2.3 对比试块可采用PGS系列试块，其型号、形状和尺寸应分别符合图19和表7的规定。也可采用NB/T 47013.3所述的GS系列试块，其适用范围和使用原则按NB/T 47013.3的规定执行。

7.2.4 在满足灵敏度要求时，试块上的人工反射体根据检测需要可采取其他布置形式或添加，也

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可采用其他型式的等效试块。

图19 PGS试块形状和尺寸

表7 试块圆弧曲率半径

试块型号试块圆弧曲率半径R适用管外径范围

PGS-1 18 32～40

PGS-2 22 40～48

PGS-3 26 48～57

PGS-4 32 57～72

PGS-5 40 72～90

PGS-6 50 90～110

PGS-7 60 110～132

PGS-8 72 132～159

注：当工件厚度大于30mm时，可按图15样式制作对比试块或采用其他型式的等效试块。

7.3 检测准备

检测准备符合6.4的规定。

7.4 检测系统的调试

7.4.1 相控阵探头的选择

7.4.1.1 一次激发的晶片数不得低于16个晶片。

7.4.1.2 与工件厚度有关的相控阵探头参数选择可参考表8。

7.4.1.3 楔块的曲率应与被检管件的形状相吻合，见图20。楔块边缘与被检工件接触面的间隙x 大于0.5mm时，应采用曲面楔块。

表8 检测焊接接头时相控阵探头参数选择推荐表

管壁厚度/mm 主动孔径/mm 标称频率/MHz

3.2～15 6～10 7.5～10

>15 7～15 4～7.5

注1：在满足能穿透的情况下，尽可能选择主动孔径小的探头。

注2：为了提高图像质量，电子扫描在满足穿透的情况下，应选择主动孔径小的探头。

注3：晶片长度w应大于等于6mm。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/iemq.html