DB37/T 3142-2018 小径管焊接接头相控阵超声检测技术规程

ICS77.040.01

N77

DB37

山东省地方标准

DB37/T3142—2018

小径管焊接接头相控阵超声检测技术规程

TechnicalregulationofPhased-arrayUltrasonicTestingforweldedjointsofsmall

diameterpipe

2018-02-13发布2018-03-13实施

山东省质量技术监督局发布

DB37/T3142—2018

前言

本标准按照GB/T1.1所给出的规则起草。

本标准由山东省质量技术监督局提出并归口。

本标准起草单位：中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司、山东丰汇工程检测有限公司、山

东省特种设备协会、神华国能山东建设集团有限公司、中国石化总公司济南炼油厂、华电国际电力股份

有限公司邹县发电厂、山东科捷工程检测有限公司、武汉中科创新技术股份有限公司。

本标准主要起草人：王耀礼、杜传国、顾显方、张波、郭怀力、苏敏、张勇、徐学堃、郭相吉、丁

成海、齐高君、梁玉梅、魏玉忠、李向前、徐祇宏、苑广存、林光辉、戴宪洲、鞠焕强、王敬昌。

I

DB37/T3142—2018

小径管焊接接头相控阵超声检测技术规程

1范围

本标准规定了钢制承压设备小径管焊接接头相控阵超声检测方法及质量评定。

本标准适用于外径32mm～89mm，壁厚为4mm～20mm钢制承压设备全熔化焊小径管焊接接头的检

测。对厚度大于或者小于以上范围的工件，若经过工艺验证试验，能够满足检测灵敏度要求的，可参照

本标准内容。

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，仅所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/T29302—2012无损检测仪器相控阵超声检测系统的性能与检验

GB/T32563—2016无损检测超声检测相控阵超声检测方法

NB/T47013.3—2015承压设备无损检测

DL/T820管道焊接接头超声波检验技术规程

JB/T11731—2013无损检测超声相控阵探头通用技术条件

JJF1338—2012相控阵超声探伤仪校准规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1

坐标coordinates

规定检测起始参考点O点以及X、Y和Z坐标的含义，如图1所示。

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

1

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3.2

扫查面scanningsurface

放置探头的工件表面，超声波声束从该面进入工件内部。如图1中的XOY面。

3.3

相关显示relevantindication

由缺陷引起的显示为相关显示。

3.4

非相关显示non-relevantindication

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

的显示为非相关显示。

3.5

聚焦法则focallaw

通过控制激发晶片数量，以及施加到每个晶片上的发射和接收延时，实现波束的偏转和聚焦的算法

或相应程序。

3.6

角度增益修正anglecorrectedgain

使扇形扫描角度范围内不同角度的声束检测同一深度相同尺寸的反射体回波幅度等量化的增益补

偿。也称做角度修正增益或ACG。

3.7

时间增益修正timecorrectedgain

对不同声程处相同尺寸反射体的回波进行增益修正，使之达到相同幅值，也称做TCG。

3.8

相控阵超声检测phasearrayultrasonictesting

将按一定规律排列的相控阵探头中多个压电元件（晶片），按预先规定的设置(延时、增益、振幅

等)激发，利用被激发晶片发射(或接收)的偏转和聚焦声束检测工件中的缺陷，并对缺陷进行成像。在

一定范围内，相控阵超声能有效控制发射(或接收)声束在材料中的偏转和聚焦，为确定缺陷的形状、大

小和方向提供了比单个探头系统更强的检测能力。

3.9

扇形扫描sectorscanning

采用特定的聚焦法则激发相控阵探头中的部分相邻或全部晶片，使激发晶片组形成的声束在设定的

角度范围内以一定的步进值变换角度扫过扇形区域。也称作变角度扫描或S扫描。

3.10

线性扫查linearscanning

2

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线性扫查是指探头在距焊缝边缘（或焊缝中心）一定距离的位置上，平行于焊缝方向进行的直线移

动，也叫沿线扫查，如图2所示。

(a)采用一个相控阵探头的线性扫查(b)采用两个相控阵探头的线性扫查

图2线性扫查

3.11

栅格扫查multiplescan

多次沿线扫查，探头按照栅格式的轨迹行进，以实现对检测部位的全面覆盖或多重覆盖。

3.12

主动孔径activeaperture

主动孔径(A)是相控阵探头激发晶片数的有效长度。主动孔径长度按照公式(1)计算，如图3所示。

A=n×e+g×(n-1)...................................(1)

式中：

A—主动孔径

n—晶片数量

e—晶片宽度

g—晶片间隙

A—主动孔径g—相邻晶片之间的间隙e—晶片宽度n—晶片数量

p—相邻两晶片中心线间距W—被动孔径

图3主动孔径

3.13

时基扫查timebasesweep

位置传感器按时间(时钟)调节，则数据采集基于扫查时间(秒)。时基模式的数据采集时间T等于采

集总数N除以采样率a，即T=N/a(式中a—每秒A扫描显示数)。

3.14

角度分辨力angularresolution

3

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可将位于同深度的相邻两缺陷分辨开的相邻两A扫描之间的最小角度值。

3.15

成像横向分辨力lateralimagingresolution

成像系统在与声束轴线垂直方向的分辨力。

3.16

成像纵向分辨力axialimagingresolution

成像系统在声束轴线方向的分辨力。

3.17

成像视图imagingview

相控阵超声成像视图有多种视图显示：分别为A显示（波型显示）、B/D显示（横断面显示）、C显

示（水平面显示）、S显示（扇形显示）等多种形式来显示结果，利用不同形式的扫描组合可获得整体

检测图像，如图4所示。

图4成像视图

4一般要求

4.1检测人员

4.1.1从事相控阵超声检测的人员至少应持有超声波检测Ⅱ级（中级）及以上资格证书，并通过相控

阵超声检测技术培训，取得相应证书。

4.1.2相控阵超声检测人员应熟悉所使用的检测设备。

4.1.3相控阵超声检测人员应具有实际检测经验并掌握一定的金属材料及加工的基础知识。

4.2检测设备和器材

4.2.1总则

相控阵超声检测设备主要包括仪器主机、软件、扫查装置、探头，上述各项应成套或单独具有产品

质量合格证或制造厂出具的合格文件。

4.2.2相控阵超声仪器

a)其放大器的增益调节步进不应大于ldB。

b)相控阵仪器应配备与其硬件相匹配的延时控制和成像软件。

4

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c)-3dB带宽下限不高于1MHz，且上限不低于15MHz。

d)采样频率不应小于探头中心频率的6倍。

e)幅度模数转换位数应不小于8位。

f)仪器的水平线性误差不大于1%，垂直线性误差不大于5%。

g)所有激励通道的发射脉冲电压具有一致性，最大偏移量应不大于设置值的5%。

h)各通道的发射脉冲延迟精度不大于5ns。

4.2.3软件

a)仪器至少应有A、B、C、D、S型显示的功能，且具有在扫描图像上对缺陷定位、测量及分析功

能；

b)能够存储、调出A、B、C、D、S图像，并能将存储的检测数据拷贝到外部存储空间中；

c)仪器软件应具有聚焦法则计算功能、TCG（DAC）增益校准功能和ACG校准功能；

d)仪器的数据采集应与扫查装置的移动同步，扫查步进值应可调，其最小值应不大于0.5mm；

e)仪器应能存储和分辨各A扫描信号之间相对位置的信息，如位置传感器位置；

f)离线分析软件应能对检测时设置的关键参数进行查看。

4.2.4相控阵探头

a)探头应符合JB/T11731标准要求，探头可加装用以辅助声束偏转的楔块或延迟块。楔块形状

应与被检工件曲率相匹配；

b)小径管焊接接头相控阵探头宜采用自聚焦横波相控阵探头；

c)探头实测中心频率与标称频率间的误差应不大于10%；

d)探头的-6dB相对频带宽度不小于55%；

e)同一探头晶片间灵敏度差值应不大于4dB。晶片灵敏度的均匀性应满足均方差不大于1dB。

相控阵探头晶片的灵敏度差异及有效性测试可参照附录A；

f)使用中的相控阵探头如出现损坏晶片，可在选择激发孔径范围时设法避开坏晶片；如无法避开，

则要求在扫查使用的每个声束组中，损坏晶片不应超过总使用晶片数的12.5%，且没有连续

损坏晶片；如果晶片的损坏超过上述规定，可通过仿真软件计算且通过试块测试，确认坏晶片

对声场和检测灵敏度、信噪比无明显不利影响，才允许使用。

4.2.5试块

4.2.5.1试块分为校准试块、对比试块及模拟试块。

4.2.5.2校准试块

本标准采用的角度增益修正试块为R50半圆校准试块；相控阵超声检测系统性能测试试块为相控阵A

型试块和相控阵B型试块（声束控制评定试块）见附录B。

4.2.5.3对比试块

a)本标准采用的对比试块型号为GS-1、GS-2、GS-3（见附录D）；

b)试块型号的选择应与被检工件的曲率半径相对应。

4.2.5.4模拟试块

模拟试块与被检测工件在材质、形状、主要几何尺寸、坡口型式和焊接工艺等方面应相同或相近。

主要用于检测工艺验证、扫查灵敏度的确定，按缺陷制作方式可分为人工焊接缺陷试块和机加工缺陷试

块。

a)人工焊接缺陷试块：其缺陷类型主要包括裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷、圆形缺陷等典型

焊接缺陷；

5

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b)机加工缺陷