ASME焊缝超声检测标准及与中国标准的比较 - 图文

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第33卷第5期无损探伤V01.33NO.52009年10月NDTOctober.2009¥e≈s≈g≈#N月e确《标准化《性世石吧再吨石吨矗Ⅵ五N垮^妙A零呦匡扫籀召芦裣厕蜀穗凰訇0国嚣稿询始李衍(无锡市锅炉压力容器学会无损检测专委会,江苏无锡214026)摘要:介绍美国ASME锅炉压力容器法规有关承压设备焊接接头超声检测(uT)的一些重要规定,包括UT规程的量化要求、校验试块的型式和特点、DAC曲线的绘制和组成,以及验收标准的定性、定量、定级要求等,并与中国标准JB/T4730—2005进行比照分析,旨在为承压设备焊缝uT标准的国际接轨和国际协调提供参考。关键词:焊接接头;超声检测;ASME规范;JB/T4730—2005;方法标准;验收条件中国分类号:TGll5.28文献标识码:C文章编号:1671—4432(2009)05—25—06ASM皿UltrasonicExaminationStandardforⅥkldedJointsandAComparisonwiththeChineseStandardLIYan(NDTSubcommitteeofWuxiBoilerandPressureVesselSociety,Wuxi214026,China)Abstract:SomeimportantspecificationsofUltrasonicExamination(UT)forWeldedJointsofpressureequipmentofferedbyASMEBPVCCodeareoutlined,includingthequantifyingrequirementsofUTprocedures。thetypeandcharacteristicsofthecalibrationblocks,theplottingandformoftheDACcurves,andthedemandsonindicationcharacterizationandmeasurementandclassificationintheacceptancecriteriaandSOon.AcomparisonismadebetweentheASMECodeandtheChineseStandardJB/T4730-2005,aimedatprovidingareferencefortheUTstandardofpressurevesselslinkingorharmonizingwiththeinternationalstandards.Keywords:Weldedjoints;Ultrasonicexamination;ASMECode;JB/T4750-2005;Methodstandard;Acceptancecriteria有关承压设备焊接接头超声检测(UT)的方法ASME规定,超声检测应按UT规程进行。规程标准与验收标准,在中国行业标准JB/T4730—2005中至少应说明表l所示的20项变素,对每一变素中,合二为一,放在一起;而在美国ASME锅炉压力应给出一个数值或数值范围。对近几年正积极推广容器法规中,方法标准列入第V卷第四章,验收标应用的超声TOFD技术,则还应追加表2所示的6准则列入产品设计和制造标准,如动力锅炉在第1项特定要求。变素分基本变素和非基本变素。日常卷Pw一52,压力容器在第Ⅷ卷第1分册附录12,压操作中,若基本变素要变动,即不同于原规定数值,力管道(动力管道和工艺管道)分别在ASMEB31.1则要求对uT规程利用带已知缺陷的焊接评定试样(136.4.6)和B31.3(344.6.2)中。ASMEUT验收标准(试板或试管)通过操作演示进行重新评定。非基本尽管分立,但有关要求基本相同。以下择要介绍承变素的变动,无需对uT规程重新评定。无论是基本压设备焊缝ASMEUT标准的主要内容,并就某些或非基本变素,所有变动均要求对uT规程进行修关键事项与JB厂I’4730—2005标准进行比较。订或作补充说明。可见ASME要求uT操作不但“行1UT规程必有规”,而且要“行之有效”,以确保UT自身质量的有效性与可靠性。万 方数据无损探伤第33卷表lASME规定的UT规程中必须量化的要求No.夏求摹本,蕾素非祭本变索l受椅样缝几何形状.包括厚度尺寸,母材产品形式(管.板等)●2进行检测的表面●3榆测方法(直射渡、斜射波.接触法或液浸法)●4声渡在材料中的f々播角度和渡型●5探头型式懒率和晶片R寸、形状●6特殊探头、楔块、衬垫或鞍座●7超声仪●8校验(校骑试块和方法)●9扫查靠向和范围●10扫查方式(手[或白动)●1l几何信号与缺陷信号的识别方法●12测定信号大小的方法●13计算机数据采集f使用时)●14扫查覆盖忭f仪指减少时)●15人员操作要求(有要求时)●16人员资格鉴定要求017表面状态(探测面.校正试块)o18耦台剂牌号或类型o19自动报警或记录设备(用到时)o20记录、包括璺记求的必要校验数据(如仪器没定)o表2超声TOFD检测必须量化的特定要求No.TOFD柃测条件和技术参数基本变素非基本变素1仪器型号和制造者●2仪器软件●3扫查方向和扫查范围●4缺陷测长方法●5缺陷测高方法●6数据取样M隔●2校验试块2.1特点概述校验试块用于校验超声检测时基线和灵敏度。ASME规定的校验试块有两种:(1)基本型(平面)试块(见图1)——在不同深度位置钻有长横孑L,试块上下表面设有开口槽;(2)管型试块(见图2),管子探伤用,上下表面各加工一条纵向槽和横向槽(槽深最小8%r,最大1l%丁;槽长最小25mm;用电火花或直径6mm以下的立铣刀加工)。注意:ASME给出的校验试块图样尺寸只是参考尺寸。实际使用的校验试块必须根据被检焊缝板厚,按法规要求另行设计制作。有些单位仅按标准原图“依样画葫芦”自加工或购置市售试块成品,结果成了废铁一堆。+r:试块厚度ASME规定:校验试块的材质通常与被检试件万 方数据相同,试块的扫查表面应代表被检试件的扫查表面。鉴于超声检测相当于由已知数求未知数的“解方程”过程,未知数是受检焊缝中的缺陷,而已知数来自校验试块,ASME对试块有下述一系列加工要求,即:(1)横孑L形式:应是钻孔和铰孔,孔深至少38mm,孔轴线基本平行于探测面。(2)表面曲率:试件直径D。。<500mm时,应使用曲面试块。一个曲面试块适用的试件曲率范围可为基本校验试块曲率半径的0.9~1.5倍,并应使用两组互成900的校验反射体(孔或槽),以校验纵向横向两种方向的检测灵敏度,也可使用两个曲面校验试块。校验试块与被检试件的探测曲面比应满足图3的要求。(3)孔径公差:允许±0.8mln。横孔沿校验试块厚度方向的位置公差4-3mm。(4)薄板试块:厚度小于19mm的试块,仅使用I/2T的横孔和表面槽(丁:试块厚度)。(5)横孔位置:所有横孑L可位于校验试块同一侧面,但要注意各反射体(孔、槽)的布置,防止校验过程中一个反射体对另一反射体的声干扰。(6)切槽深度:最小值应为1.6%T,最大值应为2.2%n包覆层厚度(如有则加o(7)切槽宽度:最大值并不严格。开口切槽可用电火花或直径6mm以下的立铣刀加工。(8)焊缝厚度:对无余高焊缝,取材料标称厚度;对有余高焊缝,取材料标称厚度加上估定的焊缝余高(≯有关卷允许的最大厚度)。当涉及两种或两种以上的材料厚度时,校验试块厚度r应取焊缝的平均厚度。或者,校验试块根据大于母材的厚度来选用,只要参考反射体尺寸基于平均焊缝厚度选定。堆焊层(若有则加)长:=315710mm图1ASME基本校验试块第33卷李衍:ASME焊缝超声检测标准及与中国标准的比较远高于试件,主要用直径不变的短横孑L(4,1×6mm)。焊缝检测中纵横声速比与声衰减的变化,用ASME试块较切合实际,而用CSK一11IA型试块与试件实际情况有一定差别。显然,用ASME规定的试块校准的灵敏度不用考虑表面耦合补偿,而用CSK—IIA型试块校准后探伤时必须加入耦合补偿(+厚度100mm以上,厚度每增加50mm。孔径应增加1.5ram。耦合补偿测试操作繁杂,实际上一般都凭经验“按厚作补”)。即使为考虑国际接轨,JB爪730—2005标准中也给出了以长横孑L(4,2×40mm)为标准反射体的长CSK—IIA型试块,但其技术细节仍有别于ASME:即(1)前者不论焊缝板厚大小,试块中的西2标准反射体孑L径不变,灵敏度调整和缺陷信号评定均以西2孔为准;(2)前者规定的长横孔试块表面是精加工图2管型校验试块?槽端离试块边缘或槽与槽相隔距离《7t或25ram(取两者中较光洁度,UT时必须加耦合补偿。大值)。3距离——波幅校正曲线3.1注:①试块长度工≥200m或8州取两者中较大值)。②外径D0≤lOOmm时,弧长应≥270。;Do>100mm时,弧长应≥200mm或3“取两者中较大值)。③槽深8%一lI%T,槽宽≤6mm,槽长≥25mm。④槽宽最大值并不严格。表面开口槽可用电火花或直径6mm以下的立铣刀加工。原理简图常规脉冲反射式uT一般以缺陷回波高度为缺陷验收依据,而对缺陷波高则基于距离——波幅校正(DAC)曲线进行评定。在ASME法规中,给出了利用长横孑L和表面开口槽分别作为基本校验试块⑤槽长应对校验足以提供至少3:l的信噪比。和管型校验试块基准反射体制作DAC曲线的原理简图(见图4和图5)。B/么c/要智雹///么//1"l/簧磋弘/饩7…:‘灵敏度距离波幅图4长横孔DAC曲线的制作示意图试块曲面直{孔m图3ASME规定的校验试块—被检试件曲面比值范围2.2比较分析ASME规定的焊缝uT试块特别是标准反射体,其形状尺寸与JB4730有很大不同:ASME用接近被检焊缝的板厚,其表面粗糙度与试件基本相同,反射体用长横孔和表面开口槽,且孑L径随板厚而异;JB4730给出的CSK—IIIA型试块表面光洁度图5表面开口槽DAC曲线的制作示意图万方数据 无损探伤第33卷3.2DAC曲线绘制测点按ASME,对非管型试件,通常在图1所示的基本校验试块上,用1次波(0.5S波)和2次波(1.0s波)绘制DAC曲线。可取测点,对1次波来说,有3个点(见图6(a)):即(1/8)S、(1/4)S、(3/8)S,分别对应的横孔深度位置为(1/4)T、(1/2)T、(3/4)r;对2次波来说,也有3个点(见图6(b)):且P(5/8)S、(3/4)S、(7/8)S,分别对应的横孔深度位置为(5/4)T、(3/2)T、(7/4)T。以上,符号S为跨距,0.5Js即半跨距,1.0.s即全跨距;T为试块厚度。Js与r的对应关系见图6(c)。注意,ASME基本校验试块上的底面和表面开口槽仅用于标定1次波和2次波的节点(或终点),可以此作为试件底面和表面反射回波信号的定位参考点;而管型试块上的上下表面开口槽则首先用于制作DAC曲线,其次也可兼作底面和表面回波信号的定位参考点。(a)一次波的测点∞)二次波的测点lT---O.5S2p一1.0Sr/,7’._0.5,d(c)厚度r与跨距5的关系图6ASME标准中DAC曲线的测点选定万 方数据3.3DAC曲线组成ASME规定的DAC曲线由三条线组成:基准线(定量线或M线)、记录线(N线)和评定线(E线)。三线高度如下:M线一100%(0dB)。N线—50%(一6dB),E线一20%(一14dB)。这与JB/T473旷_2005规定的三线完全不同,切莫混淆。图7和图8分别列出ASME和JB4730两标准规定的DAC曲线的组成,可相互比照其差别。∞{§1皿I鲻(50%)(20%)HlmmM:定量线(基准线):N:记录线:E:评定线图7ASME规定的DAC曲线组成(以基准线为定量线,记录线低6dB,评定线低14dB;基准线随被检厚度和标准孔径『『ii异)岔3、馨鲻IadmmR:判废线:M:定量线:E:评定线图8JB厂I'4730.3规定的DAC曲线组成(三线高度随被检焊缝板厚而异,但标准孔径始终不变。)4验收标准4.1规定要求ASME规定:凡回波信号高度大于20%DAC基准线的缺陷,均应确定其形状、性质和位置,并按下列要求进行评定:(1)凡信号定性为裂纹、未熔合或未焊透的缺陷,无论长短,均判不合格。(2)凡信号高度超过基准线的缺陷,指示长度Z超过表3数值者,均判不合格。第33卷李4"行":ASME焊缝超声检测标准及与中国标准的比较表3指示长度£Z<19619~57(1/3)t>5719表中:卜—焊缝厚度,不包括允许的余高。对接接头板厚不同时,t取较薄板厚。全焊透焊缝包括填角焊缝时,t为角焊缝厚度。ASME规定,焊缝超声检测有三种情况必须记录:(1)不合格缺陷的返修区域(缺陷性质、大小、位置和长度范围);(2)返修区的重检结果;(3)凡缺陷信号高度超过基准线50%而未返修的区域(也应指明缺陷位置、波高、缺陷大小、埋藏深度及其类别)。4.2特点分析第一ASME超声检测验收标准对焊接质量的评定,相关于给定反射体的距离一波幅校正,(DAC)曲线,并界定了三条组成曲线的含义和相互关系:(1)以给定形状和大小的反射体(长横孑L,孔径取决于焊缝板厚)的DAC曲线作为定量线(M线),凡波高高于M线的体积状缺陷,必须对其测长,按缺陷指示长度评定合格与否(评定条件实际与RT同);(2)以比基准线低6dB(即波幅为50%M线)的平行曲线作为记录线(N线),凡波高高于N线而低于M线的体积状缺陷,可判为合格,不作返修,但应作出有关记录(缺陷同样要定类、定位、定量);(3)以比基准线低14dB(即波幅为20%M线)的平行曲线作为评定线(E线),凡波高高于E线的缺陷,均应定性,定性为面状缺陷(裂纹、未熔合或未焊透)者,无论长短,一律判为不合格,责令焊缝返修。第二ASME对回波幅度超过E线的uT信号有定性要求。而uT信号的定性是一项综合分析过程:要熟悉材料特性和焊接工艺及加工过程,要弄清信号源位置,要观察不同探测方向时的回波静态波形和探头作四种方式(即前后、左右、转动和环绕)扫查时的动态波形,一句话,要求UT人员有一定的理论水平和实践经验。这方面若采用超声TOFD和相控阵技术,就能相对高效和直观地解决焊接缺陷的表征和定性问题。万 方数据5结束语(1)以上就ASME法规对承压设备对接焊接接头超声检测的一般规定(方法和验收标准)作了概略性介绍,并就某些重要技术细节,与我国工业标准JB/T4730—2005相应规定作了比较。(2)ASME对uT规程涉及的20项变素有量化要求,对其中15项基本变素的变动,提出要通过对含已知典型缺陷的评定试样(试板或试管)的操作演示,予以评定确认。(3)对作为超声仪时基线和灵敏度调整用的基射体的型式、尺寸及布置。对校验试块与被检试件表面曲率的匹配性,提出了曲面比的限值要求。试块厚度与被检焊缝板厚相同或分段选用,试块表面粗糙度与试件相同,标准孔因试块厚度而异,试块上下表面设有给定尺寸和方向的开口槽,这是ASME试块有别于JB/T4730—2005试块的最大特点。(4)对由校验试块标准孑L导出的、作为缺陷信号评价依据的DAC曲线,ASME规定的一些做法与点,而前者则模拟实际情况,用直射波(即1次波或点;对测取横孑L回波高度的探头位置,按孔深位置或镜像位置,以相应跨距值确定波高测点。DAC组不同,千万不可混淆。另外,由于试块表面粗糙度的(5)ASME焊缝超声检测验收条件均规定在承压于20%基准线(即E线)的信号,要能判别其反射源次,对回波高度高于基准线(即定量线或M线)的体积状缺陷的反射信号,要求进行测长,按长度限定本校验试块(平面、曲面和管型),ASME提出了较为详细的制作原则,包括试块的型式和尺寸、标准反JB/T4730—2005明显不同:后者都用直射波测高定0.5S波)和1次反射波(即2次波或1.0S波)测高定成曲线的名称和高度位置,ASME规定(即M、N和E线)与JB爪730—2005规定(即R、M和E线)有所关系,ASME的DAC曲线无须加耦合补偿,可直接标绘在超声仪面板上,而JB/T4730—2005的DAC曲线必须加入耦合补偿后再标绘。设备设计制造标准中。验收数据大体靠射线照相的验收要求。首先,ASME要求超声检测对回波高度高是否是面状缺陷(包括裂纹、未熔合、未焊透);其值进行验收;最后,对回波高度高于记录线(即N

第33卷第5期无损探伤V01.33NO.52009年10月NDTOctober.2009国舔星嚣爨魏询动爨毙磁街;耀伤轨绚研制金静华1张庆欣1李玲1陈健生z(1.沈阳东基工业集团有限公司,辽宁沈阳110045;2.捷特(北京)探伤设备有限公司,北京.100101)摘要:介绍一种图像显示交流自动荧光磁粉探伤机的工作原理、组成、性能特点及主要技术指标。该设备在国防兵器系统弹箭行业及管、轴、杆类零件磁粉检测中具有较大的实用价值。关键词:荧光磁粉探伤机;图像显示;自动控制;磁粉探伤机研制中国分类号:TGll5.28文献标识码:A文章编号:1671—4432(2009)05—30—031前言件上形成交变旋转矢量磁场,在连续法检测时,可沈阳东基工业集团有限公司生产的某冲拔件检测工件表面和近表面各个方向的缺陷。退磁采用在加工生产过程中,采用磁粉检测工艺以检验工件交流衰减法。表面及近表面是否存在缺陷。过去一直采用手工操采用CCD摄像机采集被检工件表面的磁痕图作的简易磁粉检测方法,周向、纵向分别单独磁化,像,经计算机图像采集处理系统对磁痕图像进行设备陈旧,检测灵敏度低,很难满足产品质量指标。A/D转换后显示在计算机监视器上。为解决无损检测水平低、检测人员劳动强度大、工2.2工艺流程作环境差等问题,我们联合研制开发了CJW一4000该磁粉探伤机采用复合磁化湿法连续法检测型图像显示交流自动荧光磁粉探伤机,并已应用于工艺,工艺流程如图1所示。沈阳东基工业集团有限公司某冲拔件机加生产线在线磁粉检测,满足了某冲拔件无损检测技术要回求,取得了良好的经济效益和社会效益。掣炉圆bI嚣器J2磁粉探伤机工作原理及组成囵c=>匡圈专囵毒匦二习岭固炉幽岛掣2.1工作原理图1磁粉检测工艺流程图周向磁化采用直接通电,电流沿工件轴向通2.3磁粉探伤机组成过,在工件上产生周向磁场,可检测工件表面和近2.3.1该磁粉探伤机由上料输送装置、磁化夹持装表面的纵向缺陷。用线圈法对工件纵向磁化,产生置、电气控制与磁化回路装置、磁粉施加装置、暗室纵向磁场,可检测工件表面和近表面的周向缺陷。与照明装置、旋转观察装置、退磁装置、摄像机系同时施加周向和纵向磁化电流,即复合磁化,在工统、计算机图像采集处理系统组成。线)的体积状缺陷的反射信号,要求作出有关记录。uT、管座角焊缝uT,奥氏体焊缝uT、异种金属焊缝要满足ASME提出回波信号定性的要求,牵涉到uT等,也未详述近两年来正在积极推广应用的UTuT人员的理论水平和实践经验。新技术,如TOFD和相控阵检测等。这些内容在(6)本文仅涉及承压设备对接接头对接焊缝的ASME规范中,有的列入第V卷强制性或非强制性常规uT技术要领,未涉及一些特殊焊接型式或特附录中,有的则另列规范案例,详解其要。但新技术殊材料焊接接头的UT,如堆焊层UT、小口径薄壁管所依据的声学原理与传统技术息息相通。万 方数据ASME焊缝超声检测标准及与中国标准的比较

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

李衍, LI Yan

无锡市锅炉压力容器学会无损检测专委会,江苏无锡,214026无损探伤

NONDESTRUCTIVE INSPECTION2009,33(5)

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