国家标准 GB/T39211一2020 船舶钢焊缝超声相控阵检测方法 Testingmethodofphasedarrayteehnologforshipsteelweld 2020-10-11发布 2021-05-01实施国家市场监督管理总局发布国家标涯花警理委员会国家标准
GB/39211一2020 目次前言范围 2 规范性引用文件术语和定义缩略语人员仪器和设备试块和耦合剂检测技术等级检测前技术要求 10检测检测数据分析及缺陷确定 12检测工艺验证及系统复核 13 13检测报告附录A(资料性附录)大厚度工件对比试块和声学评估对比试块 15 附录B(资料性附录工艺验证试块反射体设置 18 附录c(规范性附录手工无位置传感器相控阵超声检测方法 24
GB/39211一2020 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由全国海洋船标准化技术委员会(SAC/TC12)提出并归口本标准起草单位;船舶工业综合技术经济研究院、船舶工业集团公司第十一研究所、招商局重工(江苏)有限公司、广船国际有限公司、中船黄埔文冲船舶有限公司、上海外高桥造船有限公司本标准主要起草人;程阳、陆雷俊、易一平、老轶佳、周文,郝漩、冯慧君,符善文、陈伟林,孙耀刚、晋克岭、叶超
GB/39211一2020 船舶钢焊缝超声相控阵检测方法范围本标准规定了船舶钢焊缝超声相控阵检测(以下简称相控阵超声检测)的人员、仪器和设备、试块和桐合剂检测技术等级、检测前技术要求、检测、检测数据分析及缺陷确定,检测工艺验证及系统复核,检测报告等要求本标准适用于船舶钢焊缝相控阵超声检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/T12604.1无损检测术语超声检测 GB/T194182003钢的弧焊接头缺陷质量分级指南 GB/T23905无损检测超声检测用试块 GB/T32563一2016无损检测超声检测相控阵超声检测方法 JJF1338相控阵超声探伤仪校准规范 CB/T3559一2011船舶钢焊缝超声波检测工艺和质量分级 sO13588:2019焊缝的无损检测超声检测自动相控阵技术的使用(Non-destructivetesting ofweldsUltrasonictestin -Useofautomatedphasedarray 'ehnology) ng 术语和定义 GB/T9445,GB/T12604.1和GB/T32563一2016界定的术语和定义适用于本文件缩略语下列缩略语适用于本文件 orrectedGain ACG;角度增益修正AngleCo CAD;计算机辅助制图(ComputerAidedDrafting DAC:距离-幅度曲线(DistanceAmplitudeCurve) DGS:声程、波幅、当量关系曲线(DistanceGainSize) SAFT:合成孔聚焦技术(SyntheticApertrueFocusingTechnique) TcG,时间增益修正(TimeCcorectedGain) TFM整体聚焦算法(TotalFocusingMethod ermoMechanicalControlProcess)) TMCP;热机械控制工艺(The
GB/T39211一2020 ToFD衍射声时技术(Timeo-lghtDiffrnactionTehnique) 人员 5 5.1相控阵超声检测人员应符合GB/T32563一2016的要求,应熟悉被检件的材质、几何尺寸及透声性等,对检测中出现的问题能做出分析、判断和处理 5.2相控阵超声检测人员应经相关的检测技术和技能培训,经船舶检验机构认可,持证上岗 6 仪器和设备相控阵超声检测使用的仪器和设备应符合GB/T325632016的要求试块和耦合剂 7.1试块 7.1.1总则试块包括标准试块、对比试块、工艺验证试块和多功能试块,试块制作应符合GB/T23905的要求 7.1.2标准试块 7.1.2.1标准试块应具有规定的化学成分,表面粗糙度、热处理及几何形状,用于声速、楔块延迟、超声设备及探头性能校准 7.1.2.2推荐选用CB/T3559-2011规定的Iw试块,cSK-IA试块或其他与之功能类似的试块 7.1.3对比试块 7.1.3.1对比试块应与被检件具有相似的声学性能及意义明确的参考反射体,用于声学性能、检测灵敏度、ACG及TCG的对比、评估和校准推荐选用CB/T35592011规定的CTRB系列试块或 GB/T23905规定的RB2试块作为对比试块 7.1.3.2对板厚不小于50mm的工件应考虑避免干扰影响,推荐设计带有斜切面的对比试块,满足全角度、全声程校准需求,参见附录A 7.1.3.3管道环焊缝相控阵超声检测时试块曲率半径应在管道曲率半径的0.9倍1.5倍之间;管道纵焊缝等曲面纵向焊缝相控阵超声检测时,试块曲率半径应在管道曲率半径的0.9倍1.1倍之间;当曲率半径大于250mm时,可以采用平面对比校准 7.1.3.4对声速不均匀的材料,推荐设计声学评估对比试块,用于测定声学均匀性能和验证声速可用性,参见附录A 7.1.3.5若使用其他试块作为对比试块,应考虑试块横孔直径、扫查灵敏度设置等差异及试块端角、相邻反射孔干扰的影响 7.1.4工艺验证试块 7.1.4.1工艺验证试块分为典型参考试块和模拟缺陷试块,按不同的检测技术等级设置相关数量的人工或自然缺陷,用于验证检测工艺的有效性
GB/39211一2020 7.1.4.2工艺验证试块的材质,形状、结构,厚度,以及焊接坡口型式和焊接工艺应与实际检测的工件相同或相近,反射体的设置参照附录B相关要求进行 7.1.5多功能试块多功能试块具有或部分具有标准试块和对比试块功能,可按实际需求自行设计推荐的多功能试块见图1 单位为毫米 300.00 4×03.00 5.00 15.00- 0.00 0S06o70 80" 45.0” 50.00 00.00 -6.00 吕 15.00 1.60 R3.00 112.5 25.00 30”40”50”55”60”"65” 70° -24.76 mm面 15.00 30.00 300.00 图1多功能试块示意图模合剂 7.2 7.2.1合剂应保证良好的透声性能,选用的耦合剂应在操作温度范围内保证稳定可靠的超声特性和适当黏度 7.2.2 实际检测采用的概合剂应与检测系统设置和校准时的棚合剂相同或声学性能相近 7.2.3耦合剂应对操作人员、被检工件及环境无害检测技术等级 8 8.1分级焊接接头相控阵超声检测技术等级分为A,B,C,D四级应根据检测工件的材质、结构,焊接方法和承受载荷等设计要求或双方约定选择相控阵超声检测技术等级检验的完善程度和检测工作的难度按A.B.C顺序递增,检测技术等级D级为特殊应用应根据本标准编写专门的工艺规程 8.2检测技术等级与其他标准的对应性本标准推荐的检测技术等级与其他标准的对应性见表1
GB/T39211一2020 表1本标准与其他标准检测技术等级对应性本标准 GB/T32563一2016 CB/T3559201l ISO13588:2019 GB/T19418一2003 级 A级 A 级 A级 A级 C级、D B级 B级 B级 B级 B级 C级 c级 C级 C级协议商定 D级 D级特殊应用 8.3不同检测技术等级要求的不同角度的声束覆盖次数相控阵超声检测区域覆盖一般可通过CAD或仿真软件进行,也可在试块上进行验证,应满足以下要求 A级应保证相控阵探头声束对检测区域实现一次全覆盖 a B级应保证相控阵探头声束对检测区域实现不同角度两次全覆盖 b C级应保证相控阵探头声束对检测区域实现不同角度三次全覆盖 c D级为特殊应用,要求对检测区域实现至少一次全覆盖,或按照双方要求的技术规定 d 若发现坡口位置缺陷时,应采用应根据图像特征、信号位置对波幅 G"的声束进行验证与坡口面法线的夹角不当要求对检测区域进行两次以上覆盖时上覆盖时,宜至少使其中两次覆盖的声束来自大致相互垂直的方向若因条件限制不能实现,至少保证两次覆盖的声束夹角不得小于10" 对厚度大于100mm的工件,应采用一次波法进行相控阵超声检测,若受几何条件限制,在满 g 足上述a)~d)的条件下,可采用单面双侧或单面单侧检测 8.4不同检测技术等级的信噪比要求 8.4.1检测技术等级A,BC级在声学评估对比试块上测量信噪比,应确保所有检测声束在检测区域范围内信噪比不小于9dB 8.4.2检测技术等级D级是否制作声学评估对比试块及信噪比由双方协商确定,试块制作及测试要求参见附录A 检测前技术要求 9 g.1检测时机相控阵超声检测时机要求如下 -般材料焊缝冷却至室温后,方可进行检测; a b 有产生延迟裂纹倾向的材料例如屈服强度在420MPa以上的材料),应在焊接完成至少48h 后进行检测; 有热处理要求的工件,应在热处理完成之后进行检测 9.2检测区域 9.2.1检测区域应包含焊缝本身宽度加上两侧各10mm的母材或实际热影响区宽度(取较大值. 9.2.2对母材厚度不足10mm的薄板,检测区域应为焊缝宽度加上热影响区或母材厚度(取较大者
GB/39211一2020 g.3扫查方式 g.3.1扫查方式选择 g.3.1.1焊接接头检测推荐采用以下机械扫查与电子扫描的结合方式沿线扫查十扇扫描; a b 沿线扫查十线扫描; 沿线扫查十线扫描十扇扫描; d) 沿线栅格扫查十扇扫描 9.3.1.2对可疑部位,可采用扇扫描，结合锯齿前后、左右旋转,环绕等多种扫查方式进行检测 9.3.1.3对无法有效采用机械扫查与电子扫描结合方式部位,例如工艺孔、工艺门、十字缝、丁字缝等结构,可采用无位置传感器扫查 g.3.2扫查方式、探测布置和声线示踪 9.3.2.1相控阵超声检测各种检测等级的扫查方式、探测布置和声线示踪应符合表2的要求 9.3.22对不等厚焊缝的检测,应优先采用平齐面进行检测,在满足鼠.a)心的条件下,允许在不等厚焊缝的非齐平面进行检测;若进行相控阵超声检测和TOFD替代/联合检测时,相控阵超声检测应完整覆盖ToFD检测的盲区 9.3.2.3交叉焊缝相控阵超声检测在满足8.3的要求情况下,亦可采用将焊缝磨平、柔性探头,专用工装等技术进行相控阵超声检测 9.3.2.4对板厚大于100mm的工件,原则上采用一次波法进行相控阵超声检测,若受儿何条件限制在满足8.3a)d)的条件下,可采用单面双侧、双面双侧或单面单侧检测表2不同检测等级的扫查方式、探测布置和声线示踪检测等级示意图扫查方式探头到焊缝距离固定、单一方法两侧两侧固定角度(沿线扫查) 不适用探头到媒缝距离固定、单侧单侧单侧固定角度(沿线栅格扫查线扫描(沿线扫查)y 单侧双侧两种角度双侧双侧或两个双侧或两个扇扫描沿线扫查)" 单侧步进偏移步进偏移
GB/T39211一2020 表2续) 检测等级示意图扫查方式扇扫描十线扫描双侧或两个双侧或两个单侧步进偏移秘沿线扫查》" 步进偏移单侧扇扫描(沿线栅格扫查) 不推荐不推荐 A面扇扫描十线扫描至少两面尽i " A面或B面两面沿线扫查至少包括C面 B面 A面 c面扇扫描十线扫描至少两面 A面或B面两面 B面沿线扫查至少包括C面检测技术等级c,应至少补充一组扇扫描或ToFD检测中厚板检测,可使用TOFD替代线扫描或扇扫描,或者联合检测 g.4探头及楔块的选择 g.4.1探头及楔块的选择应符合GB/T325632016的要求 g.4.2管道等曲面工件焊缝相控阵超声检测时,楔块曲率和被检工件曲率误差应不大于10%,且声束人射楔块底部和工件间隙应不大于0.5 mm 9.5探头布置及软件设置 g.5.1探头布置探头布置应符合GB/T32563一2016的要求 9.5.2激发孔径设置激发孔径设冒应符合GBT8256 -2016的要求
GB/39211一2020 g.5.3扇扫描设置 9.5.3.1 扇扫描设置应符合GB/T325632016的要求 9.5.3.2扇扫描角度步进应保证最大检测深度处相邻声束重叠至少为50%,推荐的扇扫描角度步进设置应符合表3的要求表3推荐的扇扫描角度步进设置最大检测深度！角度步进范围 mm 6<1<100 100<1<150 0.5” 9.5.4线扫描设置线扫描设置应符合GB/T32563一2016的要求 9.5.5聚焦设置当检测声程范围在50mm及以下时,推荐聚焦深度可以设置在最大探测声程处;当检测声程范围在50mm以上时,推荐聚焦深度可以选择检测声程范围的3/4处或其他适当深度(例如最大检测声程处) 当需要对缺陷进行精确定量及目标区域检测需要更高的灵敏度和分辨力时,可将焦点设置在该区域 9.6扫查面准备 9.6.1扫查面准备应符合GB/T32563一2016的要求 9.6.2探头楔块与工件表面的间隙不大于0.5mm,否则应进行修磨处理 9.6.3交叉焊缝检测需将该部位打磨平,或不打磨焊缝进行手工无位置传感器检测,手工无位置传感器检测要求见附录C 9.7母材检测母材检测应符合GB/T325632016的要求 9.8检测温度 9.8.1采用常规探头和耦合剂时,工件的表面温度范围为0C一60C 9.8.2系统校准与实际检测间的温度差应控制在士15C之内 9.8.3超出温度范围的检测,可采用特殊探头或耦合剂,并通过工艺试验验证检测的可操作性和可靠性 9.9检测系统校准 9.9.1 -般要求 9.9.1.1相控阵超声检测前,应进行扫查范围和检测灵敏度的校准 9.9.1.2扫查范围的校准应覆盖需要检测的区域,校准时,对扫描角度范围内的声束按照工艺设计进行校准
GB/T39211一2020 g.9.1.3校准可采用TcG校准或DAC加ACG校准,为避免角度灵敏度差异,也可以在校准前先进行 AcG修正 g.9.2扇扫描校准 g.9.2.1DAC曲线和TcG校准可采用CB/T3559-2011规定的CTRB系列试块,GB/T23905规定的RB-2或附录A中推荐的对比试块,也可采用其他横孔试块 AcG修正可采用横孔或圆弧反射体 9.9.2.2扇扫描cG修正后不同深度处相同反射体回波波幅应在合理范围内,经最大补偿的声束回波的信噪比应满足8.4的要求 9.9.3线扫描校准 9.9.3.1对孔径位置灵敏度差异修正,0"声束可使用CB/T35592011规定的CTRB系列试块40 mm 的大平底回波或等效大平底回波进行修正,其余角度声束可采用63mm孔进行校准 DAc曲线和 TCG修正可采用CTREB系列试块,也可采用其他横孔试块 g.9.3.2线扫描TcG校准后不同深度相同反射体回波波幅应在合理范围内,经最大补偿的声束回波的信噪比应符合8.4的要求 9.9.4扫查分区 9.9.4.1扫查分区应符合GB/T32563一2016的要求,对声速不均匀材料焊缝,分区应符合A.8的要求 9.9.4.2分区检测的重叠区域应不少于相邻分区的10% 9.9.5灵敏度校准 9.9.5.1 灵敏度校准使用CTRB系列及等效试块进行,校准时,可选用TcG和DAC两种方式中的 -种 g.9.5.2初始灵敏度校准推荐采用TCG校准灵敏度 9.9.5.3基准灵敏度的确定方法如下基准灵敏度(TcG);将3mm×40mm横孔回波设置为满屏高度的适当高度(例如80%); a b)基准灵敏度(DAC)探测深度为6mm50mm时,将DAC曲线的最大声程处63mm× 40 mm横孔回波调至满屏的适当高度例如40%),作为基准灵敏度;探测深度大于50mnm 时,将DAc曲线的最大声程处63mm×40mn横孔回波调至满屏的适当高度(例如20%). 作为基准灵敏度 g.9.6DAC或Tcc曲线绘制 9.9.6.1检测深度大于15mm时,绘制DAC或TCG曲线不应少于三点,且最大深度应满足检测要求 9.9.6.2在检测范围内的DAC曲线不应低于示波屏满刻度的20% g.9.6.3DAC曲线簇由判废线RL、定量线SL和评定线EL组成 9.9.6.4评定线与定量线之间(包括评定线)为I区;定量线与判废线之间(包括定量线)为I区;判废线及以上为区 9.9.6.5根据被检焊缝母材厚度不同,TcG或DAC曲线的灵敏度应符合表4的要求,作为检测灵敏度检测横向缺陷时,应将检测灵敏度提高6dB
GB/39211一2020 表4DAC或TcG，曲线的灵敏度母材厚度1 判废线定量线评定线 mm 3-16dB 3 50 $3一10dB 501<100 3+2dB 63一6dB 63-121dB 100GB/T39211一2020 g.11技术稳定性为确保相控阵超声检测技术稳定、可靠,建议当重要变量发生变化时,应进行扫查计划修正,具体见表7 表7技术稳定性控制表序号相控阵超声检测工艺及重要变量探头晶片宽度、数量、尺寸等)和楔块材料、高度,屋顶角,角度、形状等聚焦范围(聚焦面、深度,声程、扫查增量等》合成孔径(晶片数量,宽度、高度,起始位置等) 焊缝(外形、厚度尺寸、扫查面等》检测工艺(扇扫,线扫,水浸,直接接触、横波、纵波、自动、人工等》超声设备和试块(包括设备类型、软件、发射性能等 10检测 10.1依照工艺设计将检测系统的硬件及软件置于检测状态,将探头摆放到要求的位置,沿设计的路径进行扫查扫查过程中应采取一定的措施(如提前画出探头轨迹或参考线、使用导向轨道或使用导向磁条)探头移动轨迹偏离与扫查轨迹不应超过3 mm 10.2扫查速度按GB/T32563一2016的规定进行 0.3若需对焊缝在长度方向进行分段扫查,则各段扫查区的重叠范围至少为20mm,最大扫查长度不宜超过2000 mm 0.4稠合监控应符合GB/T32563一2016的要求 0.5当符合以下条件之一时应进行横向缺陷检测 a 有横向裂纹发生倾向; b 所选用的检测等级为C级 c 双方约定要求进行时 10.6进行横向缺陷检测时,可采用相控阵超声探头或常规超声探头进行斜平行扫查或平行扫查,当采用平行扫查时,建议将焊缝余高磨平 1 检测数据分析及缺陷确定 11.1检测数据的有效性评价检测数据的有效性评价应按GB/T32563一2016的规定进行 11.2指示缺陷的测量 11.2.1总则(分层 11.2.1.1结合S型显示、,B型显示.C型显示、扇扫描(或线扫描)及A扫描显示,对缺陷的位置、幅度长度进行测量 1.2.1.2可采用TFM法,SAFT法等聚焦技术提高定位精度 10
GB/39211一2020 11.2.1.3依据缺陷的位置、显示图像等信息,初步确定缺陷的性质 1.2.1.4相关显示的分类应按规范判定分为面型显示(裂纹,未熔合,未焊透类)或者是体型显示(夹渣、气孔类) 11.2.1.5缺陷指示边界确定方法应符合12.1.2的要求 11.2.2指示缺陷长度和最大波幅测量 11.2.2.1指示缺陷长度测量左右移动探头或数据光标,将缺陷指示波幅降至相应验收等级的评定等级线,以探头移动距离作为缺陷的指示长度,如图2所示当有需要时,可采用其他测量方法,并在检测工艺文件中注明说明: 当指示缺陷波幅等于评定线时的位置; 12 最大波幅; 判定线指示缺陷测量长度图2缺陷指示长度测量位置图(斜入射技术 11.2.2.2指示缺陷最大波幅测量左右移动探头或数据光标,调整不同扇扫角度(当采用扇扫时),指示缺陷最大波幅由扫查范围内缺陷最高回波幅度决定扇扫描时,找到不同位置扇扫描的不同角度A扫描中缺陷的最高回波幅度作为该指示缺陷的最大波幅线扫描时,找到不同孔径组合时缺陷最高回波幅度作为该指示缺陷的最大波幅 1.2.3指示缺陷高度测量 11.2.3.1通用原则指示缺陷高度显示一般随着缺陷指示长度方向变化,指示缺陷高度应由扫查范围内缺陷指示最大高度决定 11.2.3.2使用衍射信号测定缺陷高度如果在相控阵超声检测中能识别衔衍射信号,应使用下列方法之一测定的边界作为其高度 1
GB/T39211一2020 同一指示缺陷观察到上下两个衍射信号,以两个信号峰值所在位置作为边界; a b) 同一指示缺陷观察到一个衍射信号和一个表面信号,以衍射信号峰值和上表面位置作为边界; 根部指示缺陷识别一个衍射信号和确定壁厚尺寸,以衍射信号峰值和厚度位置作为边界; c d -个和表面开口缺陷相关的衍射信号,以表面及衍射信号位置作为边界 1.2.3.3使用其他信号测定缺陷高度如果指示缺陷高度不能采用衍射信号进行测量,可采用以下方法进行测量采用绝对灵敏度测量方法,或者TCG、DGS或半波法等测量方法; a b 反射信号时差; c 波形转换信号时差 11.2.4缺陷深度及水平位置测量缺陷最高波波幅在Z轴方向上位置定义为缺陷深度;在轴方向上定义为缺陷水平位置(步进偏移),X轴方向上位置定义为缺陷扫查位置(扫查偏移),具体见图3和图4 Z袖 y轴图3相控阵超声检测缺陷深度及水平位置(S型显示 2 轴 X轴图4相控阵超声检测缺陷深度及水平位置(B型显示) 11.2.5缺陷定位检测时,缺陷定位按照预定的起始位置起算,推荐定位原则如图5所示 12
GB/39211一2020 说明 -r,y,=方向上两显示的间距 d，,dy,dd -单个缺陷显示的长度,i=1,2,,n. 图5缺陷定位示意图 12 检测工艺验证及系统复核 12.1检测工艺验证 2.1.1试块验证相控阵超声检测工艺建立后,若有需要,应按照附录B相应的检测等级进行检测工艺验证工艺验证试块中典型参考试块用于检测等级为A,B,C级的检测工艺验证,对比试块用于检测等级为B,c D级的检测工艺验证检测工艺验证方式按照附录B中要求进行典型参考和模拟缺陷验证,由检测及委托方共同确认其中的一种检测工艺验证一般可在典型参考试块上进行,出现GB/T32563一2016中8.2.2规定的情况之时,可在模拟缺陷试块上进行验证试验 12.1.2一般要求工艺验证用典型参考试块和模拟缺陷试块材质宜和现场被检工件相同或相近,厚度应为被检工件的0.9倍1.3倍,且最大差值不大于25mm 工艺验证实验结果应确保能够清楚地显示和测量对比试块中缺陷或反射体工艺验证试验检测分析后所得缺陷长度不小于实际尺寸 2.1.3特殊要求及应用检测工艺验证特殊要求及应用应符合GB/T32563一2016的要求采用相控阵超声检测进行特定缺陷检测时(如仅进行横向缺陷检测),可按照技术文件要求仅制作该类型缺陷试块,但工艺验证应满足 12.1.1和12.1.2的要求 12.2检测复核 2.2.1当出现GB/T32563一2016中10.7.1规定的情况时,应进行检测系统的复核 2.2.2复核应采用与初始检测设置时的同一试块若复核时发现与初始检测设置的测量偏离,则按照表8规定执行检测复核一般采用中心角,每次复核不少于3点 13
GB/T39211一2020 表8偏离和纠正偏差范围纠正措施通过软件进行纠正偏差不大于4dB 灵敏度偏差大于4dB 应重新设置,并重新检测上次校准以来所检测的焊缝偏差不大于0.5mm或2% 不需要采取措施取较大值深度偏差大于0.5mm或2%应找出原因重新设置若在检测中或检测后发现,则纠正后应重新检测上次校取较大值准以来所检测的煤缝 13 检测报告检测报告应符合GB/T325632016的要求 14
GB/39211一2020 录附 A 资料性附录大厚度工件对比试块和声学评估对比试块概述 A.1 常规材料、中薄壁焊缝的相控阵超声检测采用常规对比试块可以解决灵敏度校准等具体应用,在厚度不小于50mm的大厚度焊缝检测中,由于相控阵超声多点校准方式导致的反射体及端面干扰较为严重,推荐设计大厚度工件对比试块来满足灵敏度校准不同声学性能材料及同种材料内部声学性能的不均匀性,会导致相控阵超声检测结果的可靠性下降,推荐设计声学性能评估专用的试块来满足评价 A.2大厚度工件对比试块设计目标大厚度工件对比试块设计目标主要用于壁厚50 以上工件相控阵超声检测灵敏度对比测试 mm 大厚度工件对比试块示例推荐的大厚度工件对比校准试块示意图见图A.1 试块左侧部位设计孔径为1.6mm的横通孔,可、30mmm、50 用于验证信噪比测试,右侧部位设计深度为10mm、 nmm、70mm四个孔径为3 的横通 mm 孔,用于进行检测校准单位为毫米 700 80 150 10 100 毛 .9 s 564 图A.1大厚度工件校准试块示意图 A.4声学评估对比试块设计目标某些非常规被检材料(如TMCP钢,不锈钢等)在超声波传插声学上具有一定的特异性,这需要进行被检材料声学均匀性测定及各个方向声速测定,以确定是否能进行相控阵超声检测 15
GB/T39211一2020 A.5声学性能评估试块示例制作声学性能评估对比试块示意图见图A.2,具体要求如下 a 试块选用和被检工件同一材质及热处理状态的板材加工而成 b 截取板材压延方向(R方向)及垂直方向(T方向)板材,长度不小于板厚8倍,宽度大于4倍的探头宽度,并做好T方向及R方向标记;也可截取正方形试块并满足上述要求分别在T方向、R方向的试块板厚1/4,3/4处侧边钻直径3mm、长度40mm的孔 5I31360 P5PI3136O" 图A.2声学性能评估对比试块示例 A.6被检测材料声速均匀性测试方法 A.6.1调整和测量超声检测系统的探头零位和前沿将探头分别置于T方向专用对比试块和R方向专用对比试块上探头折射角偏差小于1,收发 A.6.2 布置如图A.2所示,探头角度可在相控阵超声检查角度内选择 A.6.3按照儿何函数计算声波在试件中的声程,并分别计算出T方向和R方向上的材料声速,取3个位置,计算横波声速在T方向上和R方向上的各自平均的声速 A.7被检测材料声速均匀性测试评估对比T方向上和R方向上的平均声速,若该材料的T方向和R方向上的平均声速偏差不大于 60mm/s，则认为该材料不具有明显方向性,可将T方向上和R方向上的平均声速作为常规均质钢材进行相控阵超声波检测若该材料的T方向和R方向上的平均声速偏差大于60mm/s,说明该材料超声波声学性能在T 方向和R方向上具有明显的各项异性,在相控阵超声检测时,需要制作T方向和R方向专门的校准试块,并可将T方向和R方向上的各自平均声速分别作为相控阵超声检测T方向和R方向时的声逃输人 A.8被检测材料声速均匀性验证调节完成后的相控阵超声检测系统,在如图A.3所示的对比试块上进行声速可用性的校核，一般在设定系统下,在最大检测声程范围内的直径3mm的侧边钻孔,定位深度误差不大于10%且不大于 2mm 两者取较小值),若超出上述限值应在厚度方向上进行合理分区检测 16
GB/39211一2020 图A.3声速可用性校核对比试块 17
GB/T39211一2020 附录 B 资料性附录) 工艺验证试块反射体设置 B.1典型参考试块反射体设置母材厚度6mm~25mm,至少有3个反射体反射体可被加工在一个或多个试块上母材厚度大于25mm,至少有5个反射体反射体可被加工在一个或多个试块上参考反射体的尺寸公差如下: 直径;士0.2mm; a b) 长度:士2mm: 角度:士2" c 表B.1,表B.2和表B.3给出了不同厚度下的参考反射体表B.1参考试块上槽的长度和深度底部) 单位为毫米厚度长度高度宽度 6<1<40 1士0,2 0.2士0.05 40t60 40士2 0.2士0.05 2士0,2 601之100 2士0.2 0.2士0.05 50士2 100<1<150 60士2 3士0.2 0.2士0,05 表B.2横通孔直径单位为毫米厚度1 直径 6<1<25 2.5士0.2 25<1<50 3.0士0.2 501<100 4.5士0.2 10025mm) 单位为毫米深度 -个试块上3个孔最小长度多个试块1个孔最小长度一个试块3个槽最小长度多个试块1个槽最小长度 40 八 =45 1/4 45 40 40 十15 40 1/21 45 3/4n 45 40 l十30 18
GB/39211一2020 B.2典型参考试块示意图 B.2.1检测技术等级A 检测技术等级A推荐的典型参考试块示意图见图B.1 ==== 说明: D. 横通孔直径; 横通孔长度; 试块厚度图B.1推荐的典型参考试块(检测技术等级A) B.2.2检测技术等级B 检测技术等级B推荐的典型参考试块示意图见图B.2 19
GB/T39211一2020 单位为毫米 0.2 斗说明 D 横通孔直径; 底部槽深度; 底部槽长度; 横通孔长度试块厚度注:X细节图为距表面深度4mm横通孔,直径2mm且最小长度30mm 相同尺寸表面槽也可采用表B.1 图B.2推荐的典型参考试块(检测技术等级B) B.2.3检测技术等级c 检测技术等级C推荐的典型参考试块示意图见图B.3 20
GB/39211一2020 0.2 说明横通孔直径; -近表面槽 D 槽深度; 3,4 -远表面槽; 槽长度; -假想媒缝坡口槽; 横通孔长度; 近表面横向槽; 6 试块厚度; -远表面横向槽注1:X细节图为距表面深度4mm横通孔,直径2mm且最小长度30mm 相同尺寸表面槽也可采用表B1 注2:槽2和槽4位于假想焊缝中心线上;槽1和槽3位于假想焊缝两侧;槽5位于假想焊缝坡口上,与焊缝坡口面夹角为士5",槽5的位置和尺寸按规定要求图B.3推荐的典型参考试块检测技术等级C B.3推荐模拟缺陷试块反射体设计原则和要求检测技术等级B、等级c B.3.1 鼠.3.1.1模拟缺陷试块与被检测工件在材质、形状、主要几何尺寸,焊接坡口型式和焊接工艺等方面应相同或相近应在需要验证的位置设置缺陷,缺陷类型可以是焊接或其他方法产生的自然缺陷,也可以是通过机械加工得到的模拟缺陷的反射体 B.3.1.2模拟缺陷试块中缺陷设计时,可设计具有代表性的缺陷(气孔、夹渣、裂纹、未熔合、未焊透等),必要时设计横向缺陷 B.3.1.3设计缺陷尺寸应不大于表B.4、表B.5规定 B.3.1.4设计缺陷至少包含！个合格缺陷,当设计2个以上同类型缺陷时,应设计在焊缝中心线两侧 B.3.1.5上下表面缺陷可设计为人工矩形槽,矩形槽应平行于焊缝中心线,位置设置于焊缝热影响区的外缘人工矩形槽可校准扫查覆盖及测量方法上下表面矩形槽的几何尺寸见表B,4 21
GB/T39211一2020 表B4表面人工矩形槽推荐尺寸单位为毫米母材厚度! 矩形槽深度矩形槽长度矩形槽宽度 6st25 6.4 壁厚×0,087 <壁厚x0.055 槽深X4 25164 64<1<100 <壁厚×0.044 <槽深×4 00GB/39211一2020 B.3.2检测技术等级D B.3.2.1交叉焊缝或丁字焊缝模拟试件的设计原则交叉焊缝或丁字焊缝模拟缺陷设计时,应满足B.3.1的要求,并在非主焊缝方向靠近主焊缝中心线区域设置一定长度的未焊透或其他典型缺陷 B.3.2.2其他典型缺陷焊缝模拟试件的设计原则当相控阵超声检测仅用于典型的缺陷的检测时,可按照典型缺陷的存在形式进行单个特定典型缺陷试块的设计典型缺陷可按照实际缺陷的存在和焊接工艺情况进行设置，至少应设置所需要发现的最小典型缺陷例如横向表面裂纹缺陷平行扫查设计时,可按照双方要求,至少设计一个需发现最小缺陷横向缺陷 23
GB/T39211一2020 录附 C 规范性附录) 手工无位置传感器相控阵超声检测方法 C.1使用原则手工无位置传感器相控阵超声检测用于无法采用一维线性位置传感器记录的部位,例如交叉焊缝、工艺门拐角处等 C.2扫查视图手工无位置传感器相阵超声检测时，一般采用扇扫描或线扫描进行检测但至少包含S型视图(或 E型视图)和A型视图 C.3 检测范围手工无位置传感器相控阵超声检测范围一般为无法采用位置传感器的相控阵超声检测局部部位手工无位置传感器相控阵超声检测范围重叠覆盖不少于30mm. C.4检测技术等级手工无位置传感器相控阵超声检测检测技术等级一般与其相邻部位相同,若无法满足有效覆盖次数或现场应用较困难时,可采用检测技术等级D级 C.5扫查方式为确定缺陷的位置、方向,形状,判别缺陷信号与伪缺陷信号,可采用前后,左有、转角和环绕四种基本扫查方式交又焊缝等直线型焊缝,推荐根据模拟声场覆盖情况采用沿线扫查(固定偏移量的左右扫查),如图C.1所示 D侧 c侧 A侧 B侧图c.1交叉焊缝扫查推荐示意图 24
GB/39211一2020 C.6检测数据的存储手工无位置传感器相控阵超声检测由于无法保存完整有效检测数据,对无缺陷部位可不保存检测数据,对需要记录或返修的缺陷需要以适当视图的形式保存检测数据记录合格及返修缺陷记录图像记录及返修缺陷视图中应同时包含S型视图(或E型视图)和A型视图记录合格及返修缺陷图像,应取指示缺陷最严重位置

船舶钢焊缝超声相控阵检测方法GB/T39211-2020

船舶是海洋上最重要的交通工具之一，而钢焊缝作为船舶结构中最常见的连接方式，负责着承载船体的重任。因此，对船舶钢焊缝的检测显得尤为重要。

目前，超声相控阵技术已经成为了船舶钢焊缝检测的主流方法之一。而GB/T39211-2020则是我国针对船舶钢焊缝超声相控阵检测制定的标准，具有权威性和指导性。

超声相控阵技术在船舶钢焊缝检测中的应用

超声相控阵技术是一种先进的无损检测技术，通过控制发射和接收超声波的相位和时间，实现对待检测物体内部结构和缺陷的高清晰度成像。在船舶钢焊缝检测中，超声相控阵技术具有以下优势：

可以对大面积、多角度的钢焊缝进行全方位检测，提高检测效率和准确率。
可以对钢板和焊缝进行同时检测，发现更为隐蔽的缺陷。
可以输出三维图像，更直观地呈现缺陷位置和形态。

GB/T39211-2020标准介绍

GB/T39211-2020是我国船舶钢焊缝超声相控阵检测的国家标准，于2020年12月1日开始实施。该标准主要包括以下内容：

术语和定义
超声相控阵检测仪器的要求
检测方法和评定标准
报告内容和格式

GB/T39211-2020以ISO 13588标准作为基础，结合我国船级社检验经验和技术要求，细化了船舶钢焊缝超声相控阵检测的技术规范和实施流程。该标准对于提高船舶钢焊缝检测的质量和效率具有重要意义。

结语

船舶钢焊缝超声相控阵检测方法GB/T39211-2020是我国船舶检测领域的一项重要成果，为保障船舶结构安全提供了可靠的技术支持。与此同时，我们也需要不断完善和更新这项技术，以适应船舶工业的发展需求。