DB41/T 1827-2019 压力管道环向焊接接头相控阵超声检测规范

ICS19.100

J04

DB41

河南省地方标准

DB41/T1827—2019

压力管道环向焊接接头

相控阵超声检测规范

2019-06-17发布2019-09-17实施

河南省市场监督管理局发布

DB41/T1827—2019

目次

前言............................................................................II

1范围..............................................................................1

2规范性引用文件....................................................................1

3术语和定义........................................................................1

4基本规定..........................................................................2

5检测准备..........................................................................8

6检测系统设置及校准...............................................................12

7检测.............................................................................16

8数据分析及评定...................................................................17

9检测报告及存档...................................................................19

附录A（规范性附录）相控阵超声探头晶片失效率的测试.................................21

附录B（规范性附录）相控阵超声探头声束偏转范围的测试...............................23

附录C（资料性附录）检测报告样式...................................................25

参考文献......................................................................28

I

DB41/T1827—2019

前言

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准由河南省承压类特种设备标准化技术委员会提出并归口。

本标准起草单位：河南省锅炉压力容器安全检测研究院、洛阳中油检测工程有限公司。

本标准主要起草人：吴红伟、王业民、龚华、齐泽民、李俊江、谷廷辉、赵向南、陈卫民、代纯军

胡述超、高建峰、马路、陈厌灾、朱锡山、曹浩远、李明、李鹏、于占山、刘明刚、华金德、张凤全。

II

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压力管道环向焊接接头相控阵超声检测规范

1范围

本标准规定了压力管道环向焊接接头采用一维线性阵列相控阵超声检测方法和数据分析及评定。

本标准适用于管外径大于或等于159mm，管壁厚为6mm～60mm的细晶钢全焊透环向焊接接头（焊

缝两侧母材厚度不同时，取薄侧的厚度值）的相控阵超声检测。

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/T12604.1—2005无损检测术语超声检测

GB/T23905无损检测超声检测用试块

GB/T32563无损检测超声检测相控阵超声检测方法

NB/T47013.1—2015承压设备无损检测第1部分：通用要求

NB/T47013.3—2015承压设备无损检测第3部分：超声检测

NB/T47013.10—2015承压设备无损检测第10部分：衍射时差法超声检测

3术语和定义

GB/T12604.1和GB/T32563界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

线性阵列相控阵探头

由一组晶片沿着一个线性轴并行排列的相控阵探头，见图1。

说明：

L——激发（主动）孔径长度，单位为毫米（mm）；

a——一个晶片的宽度，单位为毫米（mm）；

b——被动孔径长度，单位为毫米（mm）；

1

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c——晶片间距，单位为毫米（mm）；

d——晶片间隙，单位为毫米（mm）。

图1线阵列探头参数示意图

3.2

激发孔径

单次激发晶片组的总长度，又称为主动孔径,按公式（1）计算。

Lncdnadd..................................(1)

式中：

n——激发晶片数量，单位为个。

3.3

被动孔径

线性阵列探头中晶片的长度尺寸，见图1中b。

3.4

固定角度扫描

用一个特定的聚焦法则激活一组晶片，形成一个固定不变的波束角，模仿常规单晶探头的扫描。

3.5

探头步进偏移

当采用沿线扫查时，相控阵超声楔块前沿距焊缝中心线的距离。

4基本规定

4.1检测人员

4.1.1相控阵超声检测人员应具有特种设备超声波检测Ⅱ级及以上资格，并具有相关的管道环向对接

接头检测经验。

4.1.2相控阵超声检测人员应经过相控阵超声检测专项培训，具有对仪器调校和检测数据分析的能力。

4.2检测设备及器材

4.2.1一般要求

4.2.1.1相控阵超声检测设备及器材包括相控阵超声仪器、软件、探头、楔块、扫查装置和附件。

4.2.1.2相控阵超声仪器、探头应具有产品质量证明文件。

4.2.2相控阵超声仪器

4.2.2.1相控阵超声仪器应为脉冲回波型仪器，应含有多路独立的脉冲发射和接收通道，其放大器的

增益调节最小步进应小于1dB。

4.2.2.2仪器应在1MHz～15MHz的频率范围内发射和接收脉冲信号。

4.2.2.3仪器数字化采样频率不应低于5倍探头频率，仪器模数转换位数不应小于8位。

4.2.2.4仪器的水平线性误差不应大于1%，垂直线性误差不应大于5%。

4.2.3相控阵超声检测软件

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4.2.3.1相控阵超声仪器检测软件应有A、B、C、S型扫描独立显示和组合显示功能，以及图像存储、

拷贝、分析、聚焦法则计算、角度校正增益（ACG）、时间校正增益（TCG）和距离波幅校正增益（DAC）

等功能。

4.2.3.2离线分析软件应有查看关键检测参数设置和检测数据图像分析功能。

4.2.3.3声场仿真软件应至少有坡口类型、扫描类型、聚焦法则、声束显示、探头和楔块设置等功能。

4.2.4相控阵超声探头及楔块

4.2.4.1线性阵列相控阵探头的晶片数量不应少于8个，并可加装在楔块上。

4.2.4.2探头实测中心频率与标称频率误差不应大于10%，探头-6dB相对频带宽度不应小于60%。

4.2.4.3探头晶片之间灵敏度差值不应大于±2dB，失效的晶片数不应超过总数的12.5%，且不应有

相邻的失效晶片。

4.2.4.4探头和楔块组合声束偏转范围，不应超过生产厂家的推荐范围。

4.2.4.5楔块应与探头匹配，可安装在扫查装置上；检测时，斜角范围不应超过生产厂家推荐值。

4.2.4.6楔块底部宽度方向的曲率应与管道表面曲率相匹配。

4.2.5相控阵超声检测扫查装置

4.2.5.1扫查装置包括探头和楔块夹持机构、驱动部分、导向部分、位置传感器等。

4.2.5.2探头夹持部分在扫查时应保证探头的传播声束与焊缝长度方向夹角不变，可在不同曲率的管

道上行走扫查，并可安装位置编码器。

4.2.5.3驱动部分可采用自动或手动。

4.2.5.4导向部分应能在扫查时保证探头运动轨迹与拟扫查轨迹一致。

4.3试块

4.3.1一般要求

4.3.1.1试块制作材料应与被检管道材料的声学性能相同或相似，试块材料中超声波声束通过区域应

采用直探头检测，不应有大于或等于φ2mm平底孔当量直径的缺陷，试块的制作应符合GB/T23905

的规定。

4.3.1.2试块扫查面的曲率应与被检管道外径曲率基本一致，或被检管道曲率半径应在试块扫查面曲

率半径的0.9倍～1.5倍范围内。试块扫查面曲率半径适用管道外径参见表1。

表1试块扫查面曲率半径适用管道外径对照表

单位为毫米

试块扫查面曲率半径R1适用管道外径范围

84159～252

136.5252～409

213409～500

平面＞500

注：根据检测需要，可添加适用不同曲率的试块；当被检管外径大于500mm时，可采用曲率与被检管道相同

或平面试块。

4.3.2标准试块

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4.3.2.1相控阵超声G-ⅠA标准试块，用于对声速测试、楔块延时测试、角度校正增益、探头晶片有

效性的测试等，其外形尺寸见图2。

说明：

R1——试块扫查面的圆弧曲率半径。

孔径尺寸误差不应大于±0.02mm，其它尺寸误差不应大于±0.05mm。

图2相控阵超声G-ⅠA标准试块

4.3.2.2声束偏转评定标准试块，用于相控阵声束偏转范围、分辨率等测试，其外形尺寸见图3。

说明：

R1——试块扫查面的圆弧曲率半径。

图3声束偏转评定标准试块

4.3.3对比试块

4.3.3.1对比试块的厚度应与被检管道壁厚度相同或不超过被检管道名义厚度的±25%；不同壁厚焊接

接头，试块厚度应由较大壁厚来确定。

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4.3.3.2对比试块的长度应满足最大设置角度的检测要求，横通孔位置及直径设置见表2。

表2不同壁厚的对比试块适用检测厚度范围

单位为毫米

编号对比试块厚度适用管道厚度横通孔深度横通孔直径示意图

G-ⅡA-1156～185、102图4

G-ⅡA-22418～305、10、202图5

G-ⅡA-33830～4510、20、302图6

G-ⅡA-45545～6010、20、30、502图7

注：孔径尺寸误差不应大于±0.02mm，其它尺寸误差不应大于±0.05mm；开孔垂直度偏差不应大于±0.1°；

横孔的数量可在全厚度范围内增加；试块长度应由使用的最大声程确定。

图4G-ⅡA-1对比试块

图5G-ⅡA-2对比试块

图6G-ⅡA-3对比试块

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图7G-ⅡA-4对比试块

4.3.4模拟试块

4.3.4.1模拟试块的规格、材质、坡口型式及尺寸和焊接工艺，应与被检管道环向对接接头相同或相

近。

4.3.4.2模拟试块中的模拟缺陷类型，应包括根部未焊透、未熔合、夹渣、气孔、裂纹等缺陷。

4.3.4.3模拟试块中的缺陷尺寸，不应大于表9中Ⅰ级规定的同厚度允许最大缺陷尺寸。

4.4耦合剂

4.4.1耦合剂宜选用水、机油、化学浆糊和甘油等透声性良好、易清洗、无毒无害无腐蚀的材料。在

环境温度低于0℃时可采用乙醇液体或相似的液体。

4.4.2实际检测采用的耦合剂应与检测系统设置和校准时的耦合剂相同。

4.5检测工艺文件

4.5.1应根据设计要求编制相控阵超声检测工艺规程，至少应包括下列内容：

a)检测工艺规程编号；

b)被检管道概况；

c)适用范围；

d)执行的检测标准；

e)检测人员资格和操作能力要求；

f)检测设备器材的要求（包括仪器、扫查装置、试块、探头、楔块等）；

g)检测准备：包括检测覆盖区域、检测时机、探头及楔块参数设置或选择、扫查方式选择、扫查

面准备等；

h)检测系统的设置和校准要求（系统设置包括聚焦法则、激发孔径、S扫描角度和步进、E扫描

角度和步进、聚焦深度、显示范围、扫查步进等，系统校准包括声速、延迟、角度增益、深度、

灵敏度、位置传感器等）；

i)横向缺陷的补充检测方法；

j)检测过程的要求(检测温度、扫查覆盖、扫查速度、扫查过程观察、检测数据储存等)；

k)数据分析、缺陷评定；

l)检测记录、报告和资料存档要求。

4.5.2检测前应根据检测工艺规程和被检管道的检测要求编制操作指导书，至少应包括下列内容：

a)操作指导书编号；

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b)依据的工艺规程编号；

c)被检管道情况（材质、规格、管件类型、坡口型式、坡口角度、焊接方法、焊缝尺寸等）；

d)检测区域的确定和扫查面要求；

e)检测设备器材（仪器、探头、楔块、扫查装置、试块、耦合剂等）；

f)检测工艺参数（聚焦法则设置、角度步进设置、显示范围设置、灵敏度设置、扫查分辨率设置、

步进偏移设置、扫描类型、扫查方式和扫查速度等）；

g)横向缺陷的补充检测方法；

h)执行标准及合格级别；

i)检测示意图；

j)编制人、审核人。

4.5.3工艺规程中所涉及的相关因素见表3所示，当相关因素的变化超出规定时，应重新编制或修订

检测工艺文件。

表3工艺规程中所涉及的主要相关因素

序号项目名称相关因素

1被检管道情况材质、规格、坡口型式、坡口角度、焊接方法

2检测设备器材仪器、探头、楔块、试块

聚焦法则设置、角度步进设置、显示范围设置、灵敏度设置、扫查分辨率设

3检测工艺参数

置、步进偏移设置、扫描类型、扫查方式

4.6工艺可靠性验证

4.6.1编制的操作指导书在首次应用前，应进行工艺可靠性验证。

4.6.2工艺验证的具体方法应符合下列要求：

a)应按编制的检测工艺要求，选择配置探头和楔块，并调校和设置；

b)应采用与工艺要求相同的扫查方式，在与被检管道规格相同或相近的模拟试块上进行；

c)相控阵超声检测图像，应能够清晰显示和测量模拟试块中的缺陷。

4.7检测设备和器材的校准、核查、运行核查和检查

4.7.1校准、核查

4.7.1.1校准、核查应在标准试块和对比试块上进行。

4.7.1.2校准、核查应符合下列要求：

a)每年应至少对相控阵设备和探头组合性能中的水平线性、垂直线性进行一次校准并记录，测试

结果应满足4.2.2.4的规定；

b)每年应至少对标准试块和对比试块的表面腐蚀与机械损伤进行一次核查。

4.7.2运行核查和检查

4.7.2.1运行核查和检查应在标准试块和对比试块上进行。

4.7.2.2运行核查和检查应符合下列要求：

a)每隔6个月应至少对相控阵设备和探头组合性能中的水平线性、垂直线性进行一次运行核查并

记录，测试应满足4.2.2.4的规定；

b)在4.3规定的对比试块上进行检测时，应能清楚显示和测量其中的反射体，每隔6个月应至少

进行一次测试和记录；

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c)每次检测前应对相控阵超声探头晶片灵敏度差值和失效性进行测试和记录，测试结果应满

足4.2.4.3的规定，测试方法应按附录A进行；

d)每次检测前应对相控阵超声探头和楔块组合声束偏转范围及分辨率进行测试和记录，测试

结果应满足检测要求，测试方法应按附录B进行；

e)每次检测前应对位置传感器进行检查和记录，检查应满足6.2.4的规定。

4.8安全防护

4.8.1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。

4.8.2在密闭空间内进行操作时，应考虑氧气含量、粉尘吸入等因素，并采取必要的保护措施。

4.8.3在深冷、高温等条件下作业时，应考虑冻伤、中暑等因素，并采取必要的保护措施。

4.8.4在有毒、有害气体条件下作业时，应仔细加以辨识，并采取必要的保护措施。

5检测准备

5.1检测区域

5.1.1检测区域由对接接头检测区域宽度和对接接头检测区域厚度表征。

5.1.2对接接头检测区域宽度应为焊缝本身宽度加上焊缝熔合线两侧各10mm。

5.1.3对接接头检测区域厚度应为压力管道壁厚加上焊缝余高。

5.2扫描类型选择

5.2.1扫描类型应根据管道坡口型式和壁厚选择一种或两种扫描类型。无论采用何种扫描类型，应保

证焊接接头全截面有效覆盖，并检出各区域的缺陷。

5.2.2V型坡口，宜采用图8所示的S-扫描，或图9所示的S-扫描和E-扫描组合。

图8V型坡口S-扫描示意图

图9V型坡口S和E-扫描组合示意图

5.2.3双V或U型坡口，宜采用图10所示的S-扫描和E-扫描，或图11所示的两个S-扫描组合。

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图10双V或U型坡口S和E扫描组合示意图

图11双V或U型坡口两个S扫描组合示意图

5.3扫查方式选择

5.3.1扫查方式主要有下列几种形式：

a)沿线扫查：常用的一种初始扫查方式，见图12；

图12沿线扫查示意图

b)锯齿扫查：当无法实施沿线扫查时，对焊缝进行局部或全部检测的一种扫查方式，见图13；

图13锯齿扫查示意图

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c)斜平行扫查：当焊缝余高未磨平时，对横向缺陷进行检测的一种扫查方式，见图14；

图14斜平行扫查示意图

d)平行扫查：当焊缝余高打磨平时，对横向缺陷检测的一种扫查方式，见图