GB/T39283-2020
无损检测电磁声换能器（EMAT）技术表面波检测方法
Non-destructivetesting—Testingmethodforsurface-wavetestingusingelectromagneticacoustictransducer(EMAT)techniques
- 中国标准分类号（CCS）J04
- 国际标准分类号（ICS）19.100
- 实施日期2021-06-01
- 文件格式PDF
- 文本页数14页
- 文件大小1.08M
以图片形式预览无损检测电磁声换能器（EMAT）技术表面波检测方法
无损检测电磁声换能器（EMAT）技术表面波检测方法
国家标准 GB/T39283一2020 无损检测电磁声换能器(EMAT)技术 表面波检测方法 Non-destruetivetesting一Testingmethodforsurface-wavetesting wsingeleetromagneticacusteransducer(EMATteehmiques 2020-11-19发布 2021-06-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/T39283一2020 次 目 前言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 方法概要 安全要求 人员要求 检测工艺规程 检测设备和器材 检测程序 1C 记录和评定 1 检测记录与报告
GB/39283一2020 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本标准由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)提出并归口
本标准起草单位;爱德森厦门)电子有限公司、特种设备检测研究院、武汉中科创新技术股份 有限公司、苏州博异科技有限公司、科学院金属研究所、科学院声学研究所、铁道科学研究 院集团有限公司金属及化学研究所、嘉兴市特种设备检验检测院、计量大学,钢铁研究总院、中北大 学、清华大学
本标准主要起草人:胡斌沈功田、林俊明郑阳、原可义、王子成、沈宇平,蔡桂喜、潘金平、黄凤英、 万本例、沈建中、,梁晓瑜、周进节、张建卫、王强、张宗健,黄松岭、李素军、谭继东
GB/39283一2020 无损检测电磁声换能器(EMAT)技术 表面波检测方法 范围 本标准规定了电磁超声表面波检测通用方法,用以检测表面开口和埋深不小于表面波波长的近表 面不连续性
本标准适用于导电或磁性材料的表面波检测
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/T5616无损检测应用导则 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/T20737无损检测通用术语和定义 GB/T23904无损检测超声表面波检测方法 GB/T23905无损检测超声检测用试块 GB/T34885无损检测电磁超声检测总则 B/T9214无损检测A型脉冲反射式超声检测系统工作性能测试方法 术语和定义 GB/T5616,GB/T12604.1,GB/T20737,GB/T23904和GB/T34885界定的术语和定义适用于 本文件
方法概要 4.1检测原理 电磁超声表面波检测采用垂直的永磁偏置磁场(图1所示)或水平的交流偏置磁场,匹配以表面波 波长为周期的回折线圈(图2所示)探头,运用电-磁-声相互作用的原理在材料表面激发和接收超声表 面波
表面波遇到不连续时发生反射、衍射或透射衰减,通过反射信号,透射信号或衍射信号的变化检 测不连续的位置和大小
GB/T39283一2020 单位为毫米 的 b 衰减法用典型永久磁铁尺寸 衍射法用永久磁铁尺寸 说明: 磁场的方向
图1典型永久磁铁示意图 三 说明: -相邻导体的间距,单位为米(m) D 导线的宽度,单位为米m)
图2典型电磁超声表面波的回折线圈 脉冲反射法检测采用单探头自发自收或双探头一发一收,检测焊缝等固定距离检测对象时,宜采用 聚焦电磁超声表面波探头,提高信噪比
透射衰减法检测(如图3所示)采用双探头一发一收,检测焊缝等固定距离检测对象时,宜采用聚焦 电磁超声表面波探头,提高信噪比
GB/39283一2020 R2 AA 2 R1 说明: 无不连续时信号电源; 有不连续时信号电源; -接收线圈; -发射线圈
图3透射衰减检测 衍射检测(如图4所示)采用两个焦线重合的电磁超声换能器(一个用于发射和一个用于接收)或一 个脉冲反射式电磁超声换能器与焊缝中心线成一定角度放置获取衍射信号,从而避免焊缝根部和余高 的反射信号
图5为图4中电磁超声换能器聚焦线圈的放大图
放大图 见图5 说明: -镜面反射体(焊缝余高或根部); 媒缝中心线" 不连续; 焊缝; -镜面反射体; 焦线重合的EMAT发射接收 接收信号; -发射信号; 接收线圈检测到的缺陷波前; 10 -接收线圈未检测到的镜面反射
图4衍射检测
GB/T39283一2020 说明: 激励部分; 接收部分; 线圈区; 线圈宽度 焦线 焦线与线圈夹角; 负载(导线长度示意) -负载(导线宽度和间距示意
图5典型电磁超声换能器聚焦线圈 4.2优点及特点 电磁超声表面波检测具有下列特点: a 非接触检测,无需耦合剂,适用于自动化检测、表面粗糙、高温条件下的检测,同时避免了工件 表面存在耦合剂对检测灵敏度的影响 b 可高效检出表面、近表面的不连续性,部分应用场景可替代渗透和磁粉等方法
4.3局限性 电磁超声表面波检测具有下列局限性 不适用于既非导电又非导磁材料检测; a 电磁超声换能效率受被检材料电磁特性影响较大,需要更严格的对比试样 b 检测铁磁性材料时,探头与工件间存在磁吸力,探头不易扫查移动,需配备探头移动装置
c 4.4应用 电磁超声表面波检测方法主要用于检测表面或近表面不连续
4.5影响因素 电磁超声表面波检测方法的相关影响因素: 被检工件导电导磁特性; a b 被检工件温度 c 检测提离值 5 安全要求 本章没有列出进行检测时所有的安全要求,使用本标准的用户应在检测前建立安全准则
GB/39283一2020 检测过程中的安全要求至少包括GB/T34885中规定的要素
人员要求 执行本标准实施检测的人员,应按照GB/T9445或合同各方同意的体系进行资格鉴定与认证,并 由雇主或其代理对其进行岗位培训和操作授权
检测工艺规程 7.1按本标准的要求制定电磁超声表面波检测工艺规程时,其内容至少宜包括如下要素 适用范围 aa 依据的标准、法规或其他技术文件; b 检测人员资格; c 检测设备和器材 d 被检产品信息及检测前的准备要求:材质、几何形状与尺寸、设计与运行参数、表面状态; 检测条件(温度、介质等); 检测表面准备; g 检测时机 h 检测程序和检测方法; 检测的标记和原始数据记录表格 j 检测后的操作要求; k 检测结果的评价及处理方式; m检测报告格式和要求; n)编制(级别,审核(级别)和批准人; 编制日期 o 7.2工艺规程应经验证
当重要因素或其他对检测灵敏度有严重影响的因素发生变化时,工艺规程应 重新验证
8 检测设备和器材 8.1检测系统 检测系统应至少包括电磁超声表面波换能器和电磁超声检测仪器,必要时还应有扫查装置、退磁装 置和操作辅助装置
仪器和探头产品应具有质量合格证明
8.2仪器 采用电磁超声检测仪,其工作频率范围一般为0.2MH差一5NMH ,发射频率宜能连续微调,调节步 长不大于频率2%,信号幅度应在满屏高范围内呈线性显示
仪器应具有不小于80dB的连续可调增 益,每挡步进不大于2dB.在任意相邻12dB的误差不超过1dB,且最大累计误差不超过1dB
仪器水 平线性误差不大于1%,垂直线性误差不大于5%
8.3换能器 适用于本标准的电磁超声换能器:
GB/T39283一2020 能在检测对象表面激励表面波的电磁超声换能器; a b 表面波探头频率范围一般为0.2MHz一5MHz,表面波探头的频率是以固定的波长确定的 探头类型包括双向表面波探头、单向表面波探头,聚焦型表面波探头 c d)探头偏置磁场可采用永磁体或电磁铁 电磁超声探头的线圈尺寸不宜超过50n mm
8.4系统性能 检测系统在达到被检工件的最大检测声程时,信噪比不应小于10dB,且有效系统灵敏度余量不应 小于10dB
电磁超声检测仪器和探头组合的实测频率与探头标称频率之间的误差不应超过士10%
8.5对比试块 8.5.1对比试块的厚度应大于5倍表面波波长,宽度应大于探头宽度的两倍,长度应大于检测范围
除形状和尺寸外,对比试块的其余技术要求应符合GB/T23905的规定
8.5.2对比试块应根据验收标准或合同方商议设置人工刻槽反射体,人工反射体的位置及几何形状应 考虑边界反射信号的干扰
8.5.3当采用对比试块方法校准时,应依据相应验收标准或供需双方约定选择合适的刻槽尺寸
8.5.4焊缝对比试块应考虑以下方面: 试块应保证与被检工件的材质厚度、表面状态相同,其焊接磁性能和热处理状态也应与被检 a 工件保持一致,且试块上不应有影响人工反射体正常指示的不连续性,试块的尺寸应满足 8.5.1的要求; b)人工反射体应满足灵敏度等级和对焊缝表面区域的完全覆盖性; 人工反射体应制作在焊缝,热影响区或与焊缝平行的母材上,人工反射体的方向和长度、深度、 c 宽度的尺寸由合同各方协议规定,也可与焊缝工件的验收标淮- 一致; 采用衍射法检测的人工反射体可为焊缝中的通孔,通孔直径由合同各方协议规定
d 8.6检测辅助装置 检测辅助装置包括: 电磁超声表面波探头移动装置,移动方式宜选择万向移动,便于检测扫查时探头移动和转动; a) b 手动扫查辅助装置 扫查时应配备位置记录装置， d 高温表面检测时探头操作辅助装置
8.7检测系统的维护和校准 检测系统的维护和校准应至少包括 制定书面规程,对检测设备进行周期性维护和检查,以保证系统功能 a) b 定期校验仪器的水平线性(时基线性、垂直线性(幅度线性); 在每次使用前测试系统的分辨力 按JB/T9214测试系统性能 现场每次检测前,检查仪器设备和探头外观、线缆连接情况、信号显示等是否正常; 每年至少要对电磁超声仪器及换能器组合性能进行一次校准并记录
GB/39283一2020 检测程序 9.1检测前的准备 9.1.1检测工艺规程 应根据合同各方要求,结合使用的检测设备和实际工况,在检测前按照第7章所述的检测工艺规程 编制电磁超声表面波检测工艺规程
编制检测工艺规程,应符合GB/T5616的规定
9.1.2检测时机 在采用电磁超声表面波检测时,检测时机及抽检比例应按产品标准及有关技术文件要求进行确定
无相应标准及规定时,则由合同各方约定 9.1.3扫查路径 探头扫查路径是电磁超声表面波探头检测时检测移动的线路,应确保工件的整个被检表面均能被 探头发出的表面波所覆盖
9.1.4表面清理 应清除被检表面上的锈蚀产物、毛刺飞边、油污、飞溅、金属碎屑和浮渣等影响表面波传播或损坏探 头的杂物
9.2检测灵敏度和范围 9.2.1概述 脉冲反射法和透射衰减法应按照验收标准或合同各方商议选择以对比试块人工刻槽或被检工件直 角边作为参考反射体或者透射阻碍体 应以电磁超声探头固定的波长尺寸,按照表面波声速匹配发射和接收超声频率,用参考反射体(如 图6和图7所示,其中图6为单探头反射法,图7为双探头反射法)或者透射阻碍体进行调节
00mm 图6单探头反射法检测调节示意图 图7双探头反射法检测调节示意图 衍射法应按照验收标准或合同各方商议选择一定直径的直通孔作为参考衍射体 9.2.2非聚焦单探头脉冲反射法检测灵敏度调节 探头应放置在距参考反射体100mm处,并使表面波主声束垂直于刻槽或棱边,调节最大幅度的参 考反射体回被至满屏的80%波高作为基准灵敏度,其他距离检测灵敏度参考距离-被幅曲线
GB/T39283一2020 9.2.3聚焦单探头脉冲反射法检测灵敏度调节 探头应置于距参考反射体刻槽焦距处,并使表面波主声束垂直于刻槽或棱边,调节参考反射体回波 的最大幅度至满屏的80%波高作为基准灵敏度,其他距离检测灵敏度参考距离-波幅曲线
9.2.4双探头脉冲反射法检测灵敏度调节 设置发射和接收探头的间距和夹角,探头对声束交叉点应置于参考反射体处,并使声束角平分线垂 直于刻槽或棱边,调节参考反射体回波的最大幅度至满屏的80%波高作为基准灵敏度,其他距离检测 灵敏度参考距离-波幅曲线
9.2.5双探头透射衰减法检测灵敏度调节 设定一发一收探头间距,两探头位于同一中心线上,互相对准,放置于对比试块没有反射体的区域 调节穿透信号最大幅度至满屏的80%波高,以此作为基准灵敏度
该调节过程也可在检测工件没有不 连续的区域进行
9.2.6脉冲反射法距离-波幅曲线 当检测声程范围较大,回波幅度变化超过6dB时,应制作距离-波幅曲线
按9.2l中所得的80%波高为第一点.探头应至少放置于两个不同距离参考反射体的位置,分别测 得各距离处的最大波高
连接不同距离处的最大波高点成一平滑曲线,即为表面波距离-波幅曲线(如 图8所示)
且最远点所测得的最大波高不应低于满屏的10% 100 50 1000 500 距离/mm 图8距离-波幅曲线 9.2.7衍射法检测灵敏度调节 衍射法宜采用聚焦探头以提高灵敏度
探头焦点对准对比试块上的通孔,选择适当的焦距和频率 对应的线圈,当回波波幅信噪比大于或等于10dB时,取最大幅度的参考衍射体回波调节至满屏的 40%一80%作为基准灵敏度
g.2.8检测范围 脉冲反射检测的时间闸门范围宜包括制作距离-波幅曲线的最近和最远参考反射体的距离范围,时 间闸门起点应在影响接收回波的发射信号之后
透射衰减法检测的时间闸门范围宜包括穿透信号,并考虑扫查时的声程变化
衍射法检测的时间闸门范围宜包括衍射信号,并考虑扫查时的声程变化
GB/39283一2020 9.3检测 g.3.1扫查方式 9.3.1.1反射法扫查方式 反射法检测时,电磁超声表面波探头工作于单探头自激自收或双探头一发一收模式
对于单探头 检测,扫查路径宜沿被检工件表面两个相互垂直方向进行，扫查时探头宜呈10°15"转动,如图9所示
对于双探头检测,固定探头角度时,扫查路径可沿被检工件表面两个相互垂直方向进行,也可沿一个方 向进行扫查,同时旋转探头角度,如图10所示 10"15 图9单探头反射法扫查示意图 图10双探头反射法扫查示意图 g.3.1.2透射衰减法扫查方式 透射衰减法检测时,电磁超声表面波探头工作于双探头一发一收模式,主要用于检测两个探头之间 的表面不连续,扫查路径宜沿被检工件表面两个相互垂直方向进行,如图11所示
图11透射衰减法扫查示意图 9.3.1.3衍射法扫查方式 衍射法检测时,电磁超声表面波探头工作于单探头自激自收或双探头- 一收模式,探头的布置应 一发- 保证焦线与焊缝中心线成固定角度达到接收线圈能够接收到衍射信号,此时不应有焊缝的根部和余高 的反射信号被援收;扫查路径沿着焊缝扫查,对于焊缝区域较小的薄板焊缝,可一次扫查实现全覆盖,香 则应在焊缝两侧分别沿焊缝中心线扫查
9.3.2扫查速度 手动检测的扫查速度不宜超过150mm/s，当采用自动扫查时,扫查速度应通过试验进行确定
GB/T39283一2020 g.3.3扫查覆盖区 声线检测范围扫查覆盖的区域应包含需要检测的区域
记录和评定 10 0.1概述 对于反射法检测,除由表面杂质、油污,水滴或工件端面等引起的反射波之外,其他达到或超过距 离-波幅曲线位于区的反射波均应作为不连续信号处理
位于I区的反射波信号应考虑其是否由裂 纹等危害性缺欠引起
对于透射衰减法,除由表面杂质、油污、水滴等引起的表面波衰减,其他使透射波衰减达6dB的应 作为缺陷信号处理
对于衍射法,除由表面杂质、油污、水滴等引起的表面波信号外,其他衍射信号幅度超过30%屏幕 幅度的应作为不连续信号处理
对于采用报警闸门模式的,可根据合同各方约定,适当降低信号变化的幅值
0.2不连续定量 若需对表面波反射法检出的不连续进行定量时,应在扫描路径上移动并转动探头,确定不连续最大 反射信号,然后降低增益,降低回波高度到距离-波幅曲线,记录高出的dB差值,定量表示为“DAcC十 AdB" 若需确定不连续的长度,可采用磁粉检测或其他方法测其长度
10.3不连续记录 可采用图示法、照相法等手段进行不连续记录,记录内容包括不连续位置,走向、与距离-波幅曲线 的dB差值,长度及不连续分布图等
0.4不连续评定 应注意信号是否由裂纹性缺欠所形成,若无法判断,应辅以其他检测方法综合判定
检测记录与报告 11.1检测记录 应按检测工艺规程的要求记录检测数据和有关信息,除此之外,还应至少包括检测报告中的内容 所有记录的保存应符合有关法规、标准和(或)合同的要求
11.2检测报告 检测报告应包含以下内容 a 委托单位、报告编号; b 检测单位; 被检工件;名称,编号,规格、材质,热处理状态,表面状态; c d 执行标准、参考标准、检测工艺规程; 检测设备,包括仪器、探头等; 10
GB/39283一2020 fD 电磁超声表面波检测技术; 电磁超声表面波探头的类型和频率; g h 校准和对比试件的材料、尺寸,人工反射体形状 仪器检测状态参数的设置值; 不连续记录及工件附图; j kk 检测结果及评定,验收条件; 检测日期、检测人员和审核人签字及资格
无损检测电磁声换能器（EMAT）技术表面波检测方法GB/T39283-2020
一、引言
无损检测是一种重要的质量控制手段，其在航空、汽车、建筑等领域都有着广泛的应用。而电磁声换能器（EMAT）技术表面波检测方法则是无损检测中的一项重要技术，具有非接触、高灵敏度、全方位检测等优点，被广泛应用于材料测试和结构健康监测。
本文将介绍无损检测电磁声换能器技术表面波检测方法的标准——GB/T39283-2020，并探讨该方法的原理、应用范围和注意事项，以供专业人士参考。
二、GB/T39283-2020标准介绍
GB/T39283-2020标准规定了电磁声换能器技术表面波检测方法的基本原理、试验设备、试验步骤、数据处理等方面的内容。其主要内容如下：
- 试验设备包括电磁声换能器、信号源、示波器、计算机等。
- 试验步骤包括表面波检测和数据处理两个部分，其中表面波检测包括设置试验参数、放置试件和收集数据等过程。
- 数据处理包括数据滤波、相位校正、脉冲压缩和图像显示等过程。
三、原理及应用范围
EMAT技术的特点在于不需要与被测物体直接接触，而是利用感应电场或感应磁场产生超声波信号，通过被测物体表面上的各种结构散射和反射来识别和定位缺陷。这种技术可以广泛应用于材料测试和结构健康监测领域。
GB/T39283-2020标准适用于金属材料中的缺陷检测、材料性能评估、应力分布和变形监测等方面，可以用于航空航天、交通运输、石化、电力等领域的无损检测。
四、注意事项
在使用EMAT技术表面波检测方法时，需要注意以下几点：
- 试验设备需要根据标准规定进行选择和搭配，以保证测试数据的准确性。
- 试件要求平整、光洁，尺寸符合要求。
- 试验参数需要合理设置，包括信号源频率、幅值、放置角度等。
- 试验过程需要注意控制环境因素，如温度、湿度等。
- 数据处理需要根据标准规定进行，避免误差。
- 测试过程中需要注意安全，避免发生意外事故。
五、结论
无损检测电磁声换能器技术表面波检测方法是一项重要的无损检测技术，具有非接触、高灵敏度、全方位检测等优点。GB/T39283-2020标准规定了该方法的基本原理、试验设备、试验步骤、数据处理等内容，适用于金属材料中的缺陷检测、材料性能评估、应力分布和变形监测等方面。在使用时需要注意试验设备、试件、试验参数、环境因素等各个方面，以保证测试结果的准确性和安全性。
