DB32/T 4485-2023 大直径厚壁管座角接焊接接头相控阵超声检测技术规程

ICS77.040.20

CCSH26

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DB32/T4485—2023

大直径厚壁管座角接焊接接头

相控阵超声检测技术规程

Technicalregulationofphased⁃arrayultrasonictestingfor

socketweldedjointsofpipewithlarge⁃diameterandthick⁃wall

2023-06-26发布2023-06-26实施

江苏省市场监督管理局发布

中国标准出版社出版

DB32/T4485—2023

目录

前言……………………………Ⅲ

1范围…………………………1

2规范性引用文件……………1

3术语和定义…………………1

4总体原则和要求……………4

5检测准备……………………9

6检测实施……………………15

7检测数据分析和缺陷评定…………………16

8检测记录与报告……………18

附录A（规范性)A型相控阵试块和B型相控阵试块（声束控制评定试块）……………20

附录B（资料性)厚壁管座角接焊接接头检测工艺设置…………………21

Ⅰ

DB32/T4485—2023

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由江苏省市场监督管理局提出并归口。

本文件起草单位：江苏省特种设备安全监督检验研究院、南京航空航天大学、江苏省中宇检测有限公

司、二重（镇江）重型装备有限责任公司、南京华中检测有限公司、北京福马智恒检测技术有限公司、武汉

中科创新技术股份有限公司、南京华建检测技术有限公司、图迈检测技术（成都）有限公司。

本文件主要起草人：梁国安、郑凯、董文利、朱永凯、王海涛、肖雄、马彦利、王晋、马向东、孙培江、

王新农、许倩、余薇、丁坚、任毅、付志平、朱正康、李陈、俞燕萍、郭磊、林光辉、王子成、胡斌定、张盼、

黄德海、王坤喜、姚叶子、范正。

Ⅲ

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大直径厚壁管座角接焊接接头

相控阵超声检测技术规程

1范围

本文件确立了钢制（碳钢和低合金钢）承压设备大直径厚壁管座角接焊接接头相控阵超声检测工艺，

规定了有关检测工艺的总体原则和要求、检测准备、检测实施、检测数据分析和缺陷评定、检测记录与

报告。

本文件适用于相控阵超声检测的管座角接焊接接头范围为筒体直径ϕ1380mm以上、壁厚

40mm~200mm，接管直径ϕ325mm~560mm、壁厚30mm~120mm的插入式管座角接焊接接头，以及

接管直径ϕ219mm~800mm、壁厚30mm~150mm安放式管座角接焊接接头。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文

件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T11345焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定

GB/T12604.1无损检测术语超声检测

GB/T29302无损检测仪器相控阵超声检测系统的性能与检验

JB/T8428无损检测超声试块通用规范

JB/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

JB/T11731无损检测超声相控阵探头通用技术条件

NB/T47013.1承压设备无损检测第1部分：通用要求

NB/T47013.3承压设备无损检测第3部分：超声检测

NB/T47013.15承压设备无损检测第15部分：相控阵超声检测

3术语和定义

GB/T12604.1和NB/T47013.15界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

坐标定义coordinatesdefinition

规定检测起始参考点为O点，定义沿焊缝长度方向的坐标为X轴；沿焊缝宽度方向的坐标为Y轴；

沿焊缝厚度方向的坐标并Z轴。图1所示为大直径厚壁管座角接焊接接头的两种结构形式坐标定义。

1

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a）插入式角接焊接接头b）安放式角接焊接接头

图1坐标定义

3.2

扫查面scanningsurface

放置探头的工件表面，超声声束从该面进入工件内部。

3.3

相关显示relevantindication

由缺陷引起的显示。

注：相关显示分为条状缺陷和点状缺陷。

3.4

非相关显示non⁃relevantindication

由于工件结构（例如焊缝余高或根部）、材料冶金结构的偏差（例如金属母材和覆盖层界面）或者异质

界面引起的显示。

注：非相关显示包括由错边、根焊和盖面焊以及坡口形状的变化等引起的显示。

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；ACG

使扇扫描角度范围内不同角度的声束检测相同声程和尺寸的反射体，使其回波幅度量化的增益修正

方式。

注：也称角度修正增益。

3.7

时间增益修正timecorrectedgain;TCG

相同角度的声束检测不同声程处相同尺寸的反射体，使其回波幅度量化的增益修正方式。

注：也称时间修正增益。

3.8

扇扫描sectorscanning

对相控阵探头中的同一阵元组采用特定的聚焦法则，逐次激发部分相邻或全部晶片，以实现声束在

一定角度范围内的偏转移动的过程。

注：又称变角度扫描或S扫描。

2

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3.9

线扫描linearscanning

对同一阵列探头不同的阵元组逐次采用相同的聚焦法则，以实现声束沿相控阵探头长度方向移动的

过程，有类似A型脉冲反射法超声检测探头扫查移动的效果。

3.10

步进扫查stepscan

探头与工件之间的相对移动，通过检测人员手工操作或采用机械扫查。

注：其中，机械扫查指采用机械装置移动探头的方式。对于焊接接头，根据探头移动方向与焊缝长度方向之间的关

系，又可再细分为纵向扫查、横向扫查、栅格扫查等方式。

3.11

主动孔径activeaperture

主动孔径（A）是相控阵探头沿排列方向一次激发阵元组晶片数的有效长度。主动孔径长度按照公

式（1）计算，如图2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——晶片间隔；

p——相邻晶片间中心间距。

标引序号说明：

w——被动孔径（即晶片宽度）。

图2一维线阵探头激发孔径

3.12

时基扫查timebasesweep

位置传感器按时间（时钟）调节的扫查，且数据采集基于扫查时间（秒）。

注：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为每秒A扫描显示数）。

3.13

角度分辨力angularresolution

能够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。

3.14

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。

3.15

成像纵向分辨力axialimagingresolution

成像系统在声束轴线方向的分辨力。

3

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3.16

管座角接焊接接头filletweldingjoint

接管与筒体（或封头）角接焊接接头的型式。

注：分为插入式、安放式。如图3所示。

a）插入式b）安放式

图3接管与筒体（或封头）角接接头型式示意图

4总体原则和要求

4.1检测人员

4.1.1相控阵超声检测人员应符合NB/T47013.1的有关规定。

4.1.2从事相控阵超声检测的人员应通过相控阵超声检测技术培训，取得相应资格证书。

4.2检测设备和器材

4.2.1相控阵超声检测设备

相控阵超声检测设备主要包括相控阵超声检测仪器、检测软件、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相控阵超声检测仪器

相控阵超声检测仪器应符合以下要求：

a）相控阵仪器放大器的增益调节步进不应大于1dB；

b）应配备与其硬件相匹配的延时控制和成像软件；

c）-3dB带宽下限不高于1MHz，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

相控阵超声检测软件应符合以下要求：

a）仪器所带软件至少应有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

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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；

g）仪器应具备对象建模功能，至少实现工件轮廓线的结构仿真及相应检测数据分析。

4.2.4相控阵探头

相控阵探头应符合以下要求：

a）探头应符合JB/T11731的要求。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）针对厚壁管座角焊接接头，宜采用低频，大激发孔径的探头，单次激发的阵元数不应少于16个，

激发孔径一般在8mm~32mm，孔径随管厚的增大而增大；

c）采用横波斜声束探头的脉冲回波技术时，使横波探头垂直于被检测工件表面发射和接收超声

信号；

d）探头实测中心频率与标称频率间的误差应不大于10%；

e）探头的-6dB相对频带宽度不小于55%；

f）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；

g）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试块分类

试块分为标准试块、对比试块及模拟试块。

4.2.5.2标准试块

4.2.5.2.1标准试块是指具有规定的化学成分、表面粗糙度、热处理及几何形状的材料块，用于评定和校

准相控阵超声检测设备，即用于仪器探头系统性能校准的试块。本文件采用的标准试块为CSK⁃IA、DB

PZ20⁃2、A型相控阵试块和B型相控阵试块。

4.2.5.2.2CSK⁃IA试块的具体形状和尺寸符合NB/T47013.3的要求，DBPZ20⁃2试块的具体形状和尺

寸符合JB/T9214的要求，A型相控阵试块和B型相控阵试块（声束控制评定试块）符合附录A的

要求。

4.2.5.2.3标准试块的制造和尺寸精度应满足JB/T8428的要求。该试块与国家标准样品或类似具备量

值传递基准的试块进行检测比对时，其最大反射波幅差应小于或等于2dB。

4.2.5.3对比试块

4.2.5.3.1本文件采用的对比试块有NB/T47013.3中规定的CSK⁃IIA系列试块和RB⁃C试块。其适用

范围和使用原则均按NB/T47013.3的规定执行。当安放式接管角焊缝曲率半径小于250mm时，应采

用RB⁃C试块。采用RB⁃C试块时，工件检测面曲率半径应为对比试块的曲率半径的0.9倍~1.5倍。

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4.2.5.3.2在满足灵敏度要求时，试块上的参考反射体根据检测需要可采取其他布置形式或添加，也可采

用其他型式的等效试块或采用专用对比试块。

4.2.5.4模拟试块

4.2.5.4.1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。

4.2.5.4.2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。

4.2.5.4.3机加工缺陷试块：其缺陷类型主要包括横孔、V形槽及其他线切割槽等人工反射体。

4.2.6耦合剂

4.2.6.1选用具有良好的透声性、易清洗、无毒无害，有适宜流动性的材料；对被检工件无腐蚀，对工件表

面的性质、人体及环境无损害，符合健康环保要求，同时便于检测后清理的材料。典型的耦合剂包括水、

化学糨糊、洗涤剂、机油和甘油，在零度以下建议使用乙醇水溶液、机油或类似的液体介质。

4.2.6.2耦合剂应在工艺文件规定的温度范围内稳定可靠。

4.2.6.3应选择黏度系数大的耦合剂，如润滑脂、甘油膏、浆糊、黏度较大的机油等。

4.2.7扫查装置

扫查装置应符合以下要求：

a）探头夹持部分在扫查时应保证声束与焊缝长度方向垂直；

b）导向部分应能在扫查时使探头运动轨迹与拟扫查轨迹保持一致；

c）扫查装置可以采用电动或人工驱动；

d）扫查装置应具有确定探头位置的功能，可通过步进电机或位置传感器实现对位置的探测与

控制；

4.2.8仪器设备的校准、核查及检查要求

相控阵仪器的校准、核查及检查应符合以下要求。

a）性能指标应每年进行一次校准。仪器的水平线性和垂直线性