GB/T31213.3-2014
无损检测铸铁构件检测第3部分：声发射检测方法
Non-destructivetesting—Testingofcastironequipmentsandcomponents—Part3:Testmethodforacousticemission
- 中国标准分类号（CCS）J04
- 国际标准分类号（ICS）19.100
- 实施日期2015-05-01
- 文件格式PDF
- 文本页数15页
- 文件大小451.03KB
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无损检测铸铁构件检测第3部分：声发射检测方法
国家标准 GB/T31213.3一2014 无损检测铸铁构件检测 第3部分:声发射检测方法 Non-destrutivetesting一Testingofeastironequpmentsand components一Part3:Iestethodforaeousticemissionm 2014-09-03发布 2015-05-01实施 国家质量监督检监检疫总局 发布 国家标准花管理委员会国家标准
GB/I31213.3一2014 前 言 GB/T31213《无损检测铸铁构件检测》分为三个部分 -第1部分:超声检测方法; 第2部分:声超声检测方法; 第3部分;声发射检测方法
本部分为GB/T31213的第3部分
本部分按照GB/T1.12009给出的规则起草
本部分由全国无损检测标准化技术委员会(sAc/Tc56)提出和归口 本部分起草单位;特种设备检测研究院、北京航空航天大学,保定市特种设备监督检验所,河北 大学、杭州市特种设备检测院、河南省锅炉压力容器安全检测研究院、北京声华兴业科技有限公司北京 科海恒生科技有限公司、硕德(北京)科技有限公司
本部分主要起草人.沈功田,吴占稳、李丽菲,高广兴、景为科、梁琳,臧福恒,贡东军、王鹤萤、 盛水平、孔祥夷、王珊珊、张君娇,苑一琳,刘时风,段庆儒、香勇
GB/I31213.3一2014 无损检测铸铁构件检测 第3部分:声发射检测方法 范围 GB/T31213的本部分规定了铸铁构件的声发射检测方法和结果分级与评价
本部分适用于在用铸铁构件(包括铸铁烘缸、铸铁管道元件、铸铁阀门、铸铁结构件等)活性缺陷的 声发射检测与监测
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/T9445无损检测人员资格鉴定与认证 GB/T12604.4无损检测术语声发射检测 GB/T18182金属压力容器声发射检测及结果评价方法 GB/T19800 无损检测声发射检测换能器的一级校准 GB/T19801无损检测声发射检测声发射传感器的二级校准 GB/T20737 无损检测通用术语和定义 无损检测声发射检测总则 GB/T26644 GB/T31213.1 无损检测铸铁构件检测第1部分;超声检测方法 NB/T47013.2承压设备无损检测第2部分;射线检测 承压设备无损检测第4部分;磁粉检测 NB/T47013.4 NB/T47013.9承压设备无损检测第9部分,声发射检测 术语和定义 GB/T12604.4、GB/T18182,GB/T20737和NB/T47013.9界定的以及下列术语和定义适用于本 文件
3.1 声发射源acoustieemissionsouree 材料中能量快速释放而产生瞬态弹性波的物理源点或部位
3.2 声发射定位源acousticemissionlocationsouree 通过分析声发射数据确定的被检件上声发射源的位置 注;常见的几种源定位方法包括区域定位,计算定位和连续信号定位
活性actiity 声发射源的事件数随加载过程或时间变化的程度
GB/T31213.3一2014 3.4 强度 intensity 声发射源的事件所释放的平均弹性能
3.5 活性缺陷activedefeet 因载荷作用而产生瞬态弹性波释放的缺陷
方法概要 声发射检测方法的原理、特点和局限性见GB/T26644
安全要求 本章没有列出进行检测时所有的安全要求,使用本部分的用户应在检测前建立安全准则 检测过程中的安全要求至少包括如下要素 检测时被检件的温度应比其材料的脆性转变谋度至少高30" C; a 检测人员应遵守被检件现场的安全要求,根据检测地点的要求穿戴防护工作服和佩戴有关防护设备; b 若有要求,使用的电子仪器应具有防爆功能" C 在进行气压试验检测或在线检测时,应制定特别的安全措施; dD 在封闭空间内进行操作时,应考虑氧气含量等相应因素,并采取必要的保护措施; e 在高空进行操作时,应考虑人员、检测设备器材坠落等因素,并采取必要的保护措施 在极端环境下进行操作时,如低温、高温等条件下,应考虑人员冻伤烫伤、中暑等因素,并采 取必要的保护措施 h)如果存在有毒有害气体等其他可能损害人体的各种环境因素,在实施检测时,应仔细加以辨 识,并采取必要的保护措施
人员要求 采用本部分进行检测的人员应按GB/T9445的要求或有关主管部门的规定取得相应无损检测人 员资格鉴定机构颁发或认可的声发射检测等级资格证书,从事相应资格等级规定的检测工作
检测工艺规程 通用检测工艺规程 7.1 从事铸铁构件声发射检测的单位应按本部分的要求制定通用检测工艺规程,其内容至少应包括如 下要素 a)适用范围 引用标准、法规 b e)检测人员资格" d) 检测仪器设备;合剂、传感器、传感器夹具、信号线,前置放大器、电缆线、仪器主机、检测数 据采集和分析软件等; e 被检件的信息:儿何形状与尺寸,材质,设计与运行参数; f 检测覆盖范围及传感器阵列确定;
GB/I31213.3一2014 g被检件表面状态及传感器安装方式; h 加载程序及检测时机; 灵敏度测量,衰减测量和定位校准; 检测过程和数据分析解释; k 检测结果的评定; 检测记录,报告和资料存档 编制审核和批准人员; m 编制日期
n 7.2检测作业指导书或工艺卡 应按9.1.3执行
检测设备和器材 声发射检测系统 8.1 声发射检测系统应包括传感器、前置放大器、系统主机、显示和存储等单元
检测系统的性能应符 合本部分附录A的要求
8.2载荷指示装置 检测时被检件上应有载荷指示装置,并在有效校准期内,其最大量程应在最高试验载荷的1.5倍~ 3倍的范围
8.3检测设备的维护和校准 仪器使用单位应制定作业指导书,对检测设备进行周期性维护、检查和校准,以保证仪器功能,校准 结果应有相应记录和报告
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
声发射传感器、前置放大器和系统主机每年应至少进行1次校准
声发射传感器的校准按 GB/T19800和GB/T19801的要求进行,其他部件的校准按仪器制造商规定的方法进行,其结果不应 低于本部分附录A的要求
检测程序 9.1检测前的准备 9.1.1资料审查 资料审查应包括下列内容 a 铸铁构件制造文件资料:产品合格证、质量证明文件,竣工图等; b 铸铁构件运行记录资料:运行参数、工作环境、载荷变化情况以及运行中出现的异常情况等 检验资料;历次检验与检测报告; d)其他资料维护,保养、修理和改造的文件资料等
GB/T31213.3一2014 g.1.2现场勘察 在勘察现场时,应找出所有可能出现的噪声源,如脚手架的摩擦、内部或外部附件的移动、电磁干 扰、机械振动和流体流动等;应设法尽可能排除这些噪声源
g.1.3检测作业指导书或工艺卡的编制 对于每个被检构件,根据使用的仪器和现场实际情况,按照通用检测工艺规程编制铸铁构件声发射 检测作业指导书或工艺卡;确定声发射传感器阵列、安装的部位和表面条件,画出被检构件结构示意图， 确定加载程序等
9.1.4检测条件确定 9.1.4.1人员联系方式的确定 根据现场情况确定检测条件,建立声发射检测人员和加载控制人员的联络方式
9.1.4.2传感器阵列的确定 根据被检件几何尺寸的大小,被检件的声发射衰减曲线以及检测的目的,确定传感器布置的阵列
如无特殊要求,相邻传感器之间的间距应尽量接近
附录B给出了部分铸铁构件的声发射传感器布置示意图
9.1.43确定加载程序 应根据被检件有关安全技术规范、标准和合同的要求以及铸铁构件的实际条件来确定声发射检测 最高试验载荷和加载程序
承压设备的加压方法可采用水压,油压或气压,升压速度一般不应大于0.04MPa/min
加压介质 为燕汽时,应事先预热
其他铸铁构件可采用拉伸,压缩、弯曲等加载方式,加载速率应符合其设计要求
9.2传感器的安装 传感器的安装应满足如下要求 按照确定的传感器阵列在被检件上确定传感器安装的具体位置,整体检测时,传感器的安装部 位尽可能远离接管、法兰、支吊架,支座等结构复杂部位;局部检测时,被检测部位应尽量位于 传感器阵列中间 对传感器的安装部位进行表面处理,使其表面平整并露出金属光泽;如表面有光滑致密的保 护层,也可予以保留,但应测量保护层对声发射信号的衰减 在传感器的安装部位涂上合剂,合剂应采用声耦合性能良好的材料,推荐采用真空脂、凡 士林、黄油等材料,选用耦合剂的使用温度等级应与被检件表面温度相匹配 将传感器压在被检件的表面,使传感器与被检件表面达到良好的声耦合状态; dD 采用磁夹具或其他方式将传感器牢固固定在被检件上,并保持传感器与被检件和固定装置的 绝缘; 对于高温铸铁构件的声发射检测,可以采用高温声发射波导杆来改善传感器的耦合温度,但其 不可焊接在构件壳体上,并且传感器的接触方法应在检验前由用户检查同意;同时,应测量波 导杆对声发射信号衰减和定位特性的影响
GB/I31213.3一2014 9.3声发射检测系统的调试 9.3.1概述 将已安装的传感器与前置放大器和系统主机用电缆线连接,开机预热至系统稳定工作状态,对声发 射检测系统进行初步工作参数设置,然后按9.3.2~9.3.6的要求依次对系统进行调试 9.3.2模拟源 用模拟源来测试检测灵敏度和校准定位
模拟源应能重复发出弹性波
可以采用声发射信号发生 器作为模拟源,也可以采用直径为0.3mm,硬度为2H的铅笔芯折断信号作为模拟源
铅芯伸出长度 约为2.5mm,与被检件表面的夹角为30"左右,离传感器中心(100士5)mm处折断
其响应幅度值应取 3次以上响应的平均值
9.3.3通道灵敏度测试 在检测开始之前和结束之后应进行通道灵敏度的测试
要求对每一个通道进行模拟源声发射幅度 值响应测试,每个通道响应的幅度值与所有通道的平均幅度值之差应不大于士3dB
如果系统主机有 自动传感器测试功能,检测结束后可采用该功能进行通道灵敏度测试
9.3.4衰减测量 应进行与声发射检测条件相同的衰碱特性测量
衰减测量应包括几何结构不连续的部位,使用模 拟源进行测量
如果已有检测条件相同的衰减特性数据,可不再进行衰减特性测量,但应把该衰减特性 数据在本次检验记录和报告中注明
9.3.5定位校准 采用计算定位时,在被检件上传感器阵列的任何部位,声发射模拟源产生的弹性波至少能被该定位 阵列中的所有传感器接收到,并得到唯一定位结果,定位部位与理论位置的偏差不超过该传感器阵列中 最大传感器间距的5%
采用区域定位时,声发射模拟源产生的弹性波应至少能被该区域内的一个传感器接收到
9.3.6背景噪声测量 通过降低门槛电压来测量每个通道的背景噪声,设定每个通道的门槛电压至少大于背景噪声6dB. 然后对整个检测系统进行背景噪声测量,新制造的构件和停产进行声发射检测的构件背景噪声测量应 不少于5min,进行在线检测的构件背景噪声测量应不少于15min
如果背景噪声接近或大于所被检 件材料活性缺陷产生的声发射信号强度,应设法消除背景噪声的干扰,否则不宜进行声发射检测
9.4检测 9.4.1加载程序 9.4.1.1概述 应根据被检件有关安全技术规范、标准和合同的要求来确定声发射检测最高载荷和加载程序
加 载速度一般不应大于0.04MPa/min
保载时间一般应不小于10min,如果在保载期间出现持续的声 发射信号且数量较多时,可适当延长保载时间直到声发射信号收敛为止;如果保载的5min内无声发射 信号出现,也可提前终止保载
GB/I31213.3一2014 9.4.1.2新制造构件的加载程序 对于新制造构件的检测，一般在进行载荷试验时同时进行,试验载荷由设计文件给定 声发射检测应在达到构件设计载荷(或公称载荷、额定工作载荷)的50%前开始进行,并至少在载 荷分别达到设计载荷和最高试验载荷时进行保载
如果声发射数据指示可能有活性缺陷存在或不确 定,应从设计载荷开始进行第二次加载检测,第二次加载检测的最高试验载荷应不超过第一次加载的最 高试验载荷,建议为第一次最高试验载荷的97%
9.4.1.3在用构件的加载程序 对于在用构件的检测,一般试验载荷不小于最高工作载荷的1.1倍
对于构件的在线检测和监测 当工艺条件限制声发射检测所要求的试验载荷时,其试验载荷也应不低于最高工作载荷,并在检测前 个月将操作载荷至少降低15% 以满足检测时的加载循环需要
声发射检测在达到构件最高工作载荷的50%前开始进行,并至少在载荷分别达到最高工作载荷和 最高试验载荷时进行保载
如果声发射数据指示可能有活性缺陷存在或不确定,应从最高工作载荷开 始进行第二次加载检测,第二次加载检测的最高试验载荷应不超过第一次加载的最高试验载荷,建议为 第一次最高试验载荷的97%
9.4.2加载过程中的噪声 加载过程中,应注意下列因素可能产生影响检测结果的噪声: a)介质的注人,加载装置与构件间的摩擦， 加载速率过高; b 外部机械振动 内部构件、,脚手架等的移动或受载爆裂; d 电磁干扰 e) 风,雨,冰雹等的干扰; g)泄漏 检测过程中如果遇到强噪声干扰,应停止加载并暂停检测,排除强噪声干扰后再进行检测
9.4.3检测数据采集和过程观察 9.4.3.1检测数据应至少采集附录A中规定的参数
采用时差定位时,应有声发射信号到达时间数 据,采用区域定位时,应有声发射信号到达各传感器的次序
9.4.3.2检测时应观察声发射撞击数和或)定位源随载荷或时间的变化趋势,对于声发射定位源集中 出现的部位,应查看是否有外部干扰因素,如果存在应停止加载并尽量排除干扰因素
9.4.3.3声发射撞击数随载荷或时间的增加呈快速增加时,应及时停止加载,在未查出声发射撞击数增 加的原因时,禁止继续加载 9.4.4检测数据分析 9.4.4.1从检测数据中标识出检测过程中出现的噪声数据,并在检测记录中注明 9.4.4.2利用软件滤波或数据图形显示分析的方法,从检测数据中分离出非相关声发射信号,并在检测 记录中注明
9.4.43根据检测数据确定相关声发射定位源的位置
对结构复杂区域的声发射定位源还应通过定位 校准的方法确定其位置
定位校准采用模拟源方法,若得到的定位显示与检测数据中的声发射定位源 部位显示一致,则该模拟源的位置为检测到的声发射定位源部位
GB/I31213.3一2014 10 检测结果的评价和分级 10.1 概述 声发射定位源的等级根据声发射定位源的活性和强度来综合评价,评价方法是先确定声发射定位 源的活性等级和强度等级,然后再确定声发射定位源的综合等级
10.2声发射定位源的活性分级 以传感器阵列中最大传感器间距的10%长度为边长或直径划定出正方形或圆形评定区域,落在同 -评定区域内的声发射定位源事件,认为是同一源区的声发射定位源事件
如果声发射定位源区的事件数随着加载或保载呈快速增加时,则认为该部位的声发射定位源具有 超强活性
如果声发射定位源区的事件数随着加载或保载呈连续增加时,则认为该部位的声发射定位源具有 强活性
如果声发射定位源区的事件数随着加载或保载呈间断出现时,则按表1,表2进行分级
对于进行 两次加载循环,声发射定位源的活性等级划分方法见表1;对于进行一次加载循环,声发射定位源的活 性等级划分方法见表2. 表1两次加载循环声发射定位源的活性等级划分 第一次加载循环 第二次加载循环 活性等级 加载 保载 加载 保载 弱活性 弱活性 弱活性 弱活性 中活性 中活性 X 中活性 中活性 X 中活性 强活性 强活性 强活性 强活性 × 强活性 X 超强活性 注1:×表示加载或保载阶段有声发射定位源;空白表示加载或保载阶段无声发射定位源
注2:停止加载后1min内的信号记人加载信号,lmin后的信号为保载信号
注3;如果同一加载或保载阶段源区内声发射事件数较多时,可根据实际情况将该源的活性等级适当提高
GB/T31213.3一2014 表2一次加载循环声发射定位源的活性等级划分 活性等级 升载 保载 中活性 强活性 超强活性 注1:×表示加载或保载阶段有声发射定位源;空白表示加载或保载阶段无声发射定位源
注2:停止加载后1min内的信号记人加载信号,lmin后的信号为保载信号
注3;如果同一加载或保载阶段源区内声发射事件数较多时,可根据实际情况将该源的活性等级适当提高 10.3声发射定位源的强度分级 声发射定位源的强度可用能量、幅度或计数参数来表示
声发射定位源的强度计算取声发射定位 源区中前5个最大的能量、幅度或计数参数的平均值,幅度参数应根据衰减测量结果加以修正
声发射 定位源的强度分级参考表3进行
表3中的a、值应由试验来确定,表4是灰口铸铁HT250采用幅度 参数划分声发射定位源的强度的推荐值
表3声发射定位源的强度等级划分 强度等级 幅度Q 低强度 中强度 Q6 高强度 表4灰口铸铁Hr250采用幅度参数进行声发射定位源的强度等级划分 幅度Q 强度等级 dB Q<50 低强度 中强度 50
GB/I31213.3一2014 附 录A 规范性附录 声发射系统性能要求 A.1传感器 传感器的峰值频率推荐在60kHz300kHz范围内,其灵敏度不小于60dB表面波声场校准,相 对于1V/ms']或一77dB[纵波声场校准,相对于1V/abar]
当选用其他频带范围内的传感器 时,应考虑灵敏度的变化,以确保所选频带范围内有足够的接收灵敏度
应能屏蔽无线电波或电磁噪声 干扰
传感器在响应频率和工作温度范围内灵敏度变化应不大于3dB
传感器与被检件表面之间应 保持电绝缘 A.2信号线 传感器到前置放大器之间的信号电缆长度应不超过2m,且能够屏蔽电磁干扰 A.3信号电缆 前置放大器到系统主机之间的信号电缆应能屏蔽电磁噪声干扰
信号电缆衰减损失应小于 1dB/30m
信号电缆长度不宜超过150m A.4糯合剂 耦合剂应能在试验期间内保持良好的声耦合效果
应根据设备壁温选用无气泡、黏度适宜的合 剂
可选用真空脂、凡士林及黄油
A.5前置放大器 前置放大器短路噪声有效值电压不大于7AV
在工作频率和工作温度范围内,前置放大器的频率 响应变化不超过3dB
前置放大器的频率响应应与传感器的频率响应相匹配,其增益应与系统主机的 增益设置相匹配,通常为40dB或34dB
如果前置放大器采用差分电路其共模噪声抑制应不低于 dB 40 A.6滤波器 放置在前置放大器和系统主机处理器内的滤波器的频率响应应与传感器的频率响应相匹配 系统主机 A.7.1声发射系统主机应有覆盖检验区域的足够通道数,应至少能实时显示和存储声发射信号的参数 包括到达时间、门槛、幅度、振铃计数,能量、上升时间、持续时间、撞击数),宜具有接收和记录载荷、温 10
GB/I31213.3一2014 度等外部电信号的功能
A.7.2各个通道的独立采样频率应不低于传感器峰值频率的10倍
A.7.3门槛精度应控制在士1dB的范围内
A.7.4声发射信号计数测量值的精度应在士5%范围内
A.7.5从信号撞击开始算起10s之内,声发射系统应对每个通道具有采集、处理、记录和显示不少于 20个/s声发射撞击信号的短时处理能力;当连续监测时,声发射系统对每个通道在采集、处理、记录和 显示过程中应具有处理不少于10个/s声发射撞击信号的能力
当出现大量数据以致发生堵塞情况 系统应能发出报警信号 A.7.6峰值幅度测量值的精度应在士2dB范围内,同时要满足信号不失真的动态范围不低于65dB A.7.7能量测量值的精度应在士5%范围内
A.7.8时差定位声发射检测系统,每个通道的上升时间、持续时间和到达时间的分辨率应不大于 0.25s,精度应在士14s范围内,各通道之间的误差应不大于平均值的士34s
A.7.9系统测量外接参数电压值的精度应不低于满量程的2%
A.7.10声发射采集软件应能实时显示声发射信号的参数、声发射信号参数之间和参数随载荷或时间 的关联图,以及声发射定位源的线定位和平面定位图,实时显示的滞后时间应不超过5s
A.7.11声发射分析软件应能回放原始声发射检测数据,并能根据重新设定的条件对声发射检测数据 进行滤波、定位、关联和识别等分析处理
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GB/I31213.3一2014 附 录 B 资料性附录 传感器布置示意图 传感器布置示意图见图B.1一图B.4
图B.1铸铁烘缸传感器布置示意图 图B.2铸铁管道元件传感器布置示意图 二 图B.3铸铁阀门传感器布置示意图 12
GB/I31213.3一2014 载荷 图B.4铸铁线状构件传感器布置示意图 13
无损检测铸铁构件检测第3部分：声发射检测方法GB/T31213.3-2014
声发射检测是一种利用材料内部微小缺陷在受力作用下产生的声波信号来判断材料缺陷性质和位置的无损检测方法。在铸铁构件的检测中，声发射检测也得到了广泛应用。
根据中国国家标准GB/T31213.3-2014《无损检测 铸铁构件检测 第3部分：声发射检测方法》，声发射检测可以用于检测铸铁构件中的各种缺陷，例如裂纹、夹杂、气孔等。它的检测原理是：当材料内部存在缺陷时，受力会导致缺陷局部应力升高，从而产生微小的爆炸声或冲击声，通过对这些声波信号进行分析处理，就可以确定缺陷的位置、形态和性质。
与声超声检测不同的是，声发射检测不需要在材料内部引入外部能量（如高频声波），因此适用于各种形状和尺寸的铸铁构件。但是，由于该方法对仪器的灵敏度和稳定性要求较高，所以在实际应用中需要选择合适的设备并进行专业培训。
在实际使用中，声发射检测可以采用单通道或多通道模式，具体选择取决于被测材料的特点和检测要求。同时，为了保证检测结果的可靠性和准确性，声发射检测还需要严格控制检测环境和参数，并对检测数据进行充分的分析处理。
总之，声发射检测是一种常用的无损检测铸铁构件的方法，具有检测速度快、检测效果好等优点。通过选择合适的设备和严格控制检测参数，可以获得更精确和可靠的检测结果，提高铸铁构件的质量和安全性。
