DB37∕T 4361-2021 螺栓相控阵超声检测技术规程

ICS77.040.01CCSN7737山东省地方标准DB37/T4361—2021螺栓相控阵超声检测技术规程ThetechnicalcodeofPhased-arrayUltrasonicTestingforinspectingbolts2021-03-11发布2021-04-11实施山东省市场监督管理局发布DB37/T4361—2021I目次前言.................................................................................II1范围...............................................................................12规范性引用文件.....................................................................13术语和定义.........................................................................14一般要求...........................................................................15检测方法...........................................................................56数据分析及评定.....................................................................87记录...............................................................................98报告...............................................................................9附录A（规范性）试块................................................................10附录B（规范性）相控阵探头晶片灵敏度差异与有效性测试................................12附录C（规范性）相控阵检测系统定位精度测试..........................................13附录D（资料性）螺栓超声柱面导波相控阵检测..........................................14附录E（资料性）螺栓相控阵超声检测典型缺陷图谱......................................16参考文献.............................................................................20DB37/T4361—2021II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。本文件由山东省市场监督管理局提出、归口并组织实施。本文件起草单位：山东丰汇工程检测有限公司、中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司、山东省特种设备协会、武汉中科创新技术股份有限公司、北京邹展麓城科技有限公司。本文件主要起草人：孙望军、丁成海、王敬昌、齐高君、岳大庆、徐学堃、苏敏。DB37/T4361—20211螺栓相控阵超声检测技术规程1范围本文件规定了紧固件螺栓相控阵超声检测工艺方法和质量评定要求。本文件适用于直径大于等于32mm的紧固件螺栓相控阵超声检测。其他规格及粗晶材质的螺栓，经过工艺验证试验能够满足检测灵敏度要求，参照本文件内容执行。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/T11259无损检测超声检测用钢参考试块的制作和控制方法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GB/T23905无损检测超声检测用试块JB/T8428无损检测超声试块通用规范JB/T11731无损检测超声相控阵探头通用技术条件3术语和定义GB/T12604.1界定的术语和定义适用于本文件。4一般要求检测人员4.14.1.1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检测人员应熟悉本文件的各项规定，并按规定的检测方法和工艺操作。4.1.3检测人员应熟悉所使用的相控阵检测设备。检测设备和器材4.24.2.1相控阵超声检测设备主要包括仪器主机、探头、扫查装置及附件等，上述各项应单独或成套具有产品质量合格证或制造厂出具的合格文件。4.2.2检测仪器。相控阵仪器应为计算机控制的含有多个独立脉冲发射/接收通道的脉冲反射型仪器，同时应具备如下几点性能要求：a)仪器增益调节最小步进不应大于ldB；b)-3dB带宽下限不高于1MHz，且上限不低于15MHz；c)采样频率不应小于探头中心频率的6倍；DB37/T4361—20212d)幅度模数转换位数应不小于8位；e)仪器的水平线性误差不大于1%，垂直线性误差不大于3%；f)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%；g)各通道的发射脉冲延迟精度不大于5ns。4.2.3探头。相控阵探头一般选择线阵或面阵探头，除满足相应的产品质量标准要求外，也应满足以下几点要求：a)探头应符合JB/T11731的要求，应由多个晶片组成阵列，探头可加装用以辅助声束偏转的楔块或延迟块；b)中心频率偏差的最大允许值为标称频率的±10%；c)探头的-6dB相对频带宽度不小于55%；d)同一探头晶片间灵敏度差值应不大于4dB。4.2.4扫查装置：a)扫查装置一般包括探头夹持部分、驱动部分、导向部分及位置传感器；b)探头夹持部分应能调整探头位置，在扫查时应能保持探头相对位置及角度不变；c)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；d)扫查装置可采用电机或人工驱动；e)扫查装置应具有确定探头位置的功能，可通过位置传感器或步进电机实现对位置的定位与控制。试块4.34.3.1试块分为校准试块、对比试块及模拟试块。4.3.2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），具体形状尺寸应符合附录A要求，角度增益修正可采用相控阵B型试块进行调试。4.3.3对比试块：a)本文件采用的对比试块型号为LS-1、螺栓槽型反射体对比试块，具体形状尺寸应符合附录A要求；b)试块尺寸精度应符合本文件的要求，并有出厂合格证书；c)对比试块的其他制作要求应符合GB/T23905。4.3.4模拟试块与被检测工件在材质、形状、主要几何尺寸等方面应相同或相近，主要用于检测工艺验证、灵敏度的确定，其缺陷类型一般为矩形槽。耦合剂4.44.4.1应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；对工件、人体及环境无损害，同时应便于检测后清理。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机油或相近的液体。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。仪器设备的校准、核查4.54.5.1相控阵仪器的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应每隔六个月至少进行一次核查。4.5.2扇扫成像分辨力在A型试块上进行，几何尺寸测量误差在B型试块上进行，调校方法参考JJF1338。4.5.3在新探头开始使用时，应对相控阵探头晶片的灵敏度差异及有效性进行测试，按照附录B执行。DB37/T4361—202134.5.4在首次使用前或每隔一个月应对位置传感器进行校准，调整设备参数使仪器显示的位移与实际位移误差小于1%，最大值误差不超过10mm。检测系统复核4.64.6.1每次检测结束前，应对灵敏度进行复核，如幅度下降大于等于2dB，则应对上一次复核以来所有的检测结果进行复检；如幅度上升大于等于2dB，则应对所有的记录信号进行重新评定。4.6.2复核时，使位置传感器移动一定距离，检测设备显示的位移与实际位移误差大于等于1%或10mm，应重新校准位置传感器。4.6.3定位精度的复核，按照附录C执行。扫描类型及显示方式4.74.7.1检测时，一般采用扇形扫描、电子扫描。可根据被检产品的结构类型、工艺要求等，预计可能产生的缺陷种类、形状、部位和取向，选择其他扫描类型。4.7.2扫查数据以图像形式显示，可用S扫描、B扫描、C扫描、D扫描及3D扫描等显示形式。4.7.3在扫查数据的图像中应有扫查位置显示。检测区域4.8螺栓检测区域应覆盖螺栓的全体积。应关注应力集中部位，如接合面附近一至三道螺纹根部，螺栓中心孔内壁高温加热区，光杆内外壁以及非全通孔螺栓中心孔的底部等。检测准备4.94.9.1检测应熟悉了解被检螺栓的相关资料，主要包括：a)螺栓的名称、规格、材质及螺栓结构形式等；b)检修时螺栓的检测资料。4.9.2螺栓端面须平整且与轴线垂直，端面及光杆处其表面质量应经外观检查合格后方可进行检测，其表面的不规则状态不应影响检测结果评定。必要时应打磨处理，其表面粗糙度不大于6.3μm。4.9.3螺栓应标有永久性编号标识。聚焦法则设置4.10聚焦法则参数应考虑以下因素：a)晶片参数：晶片数量、宽度、间隙及主动孔径，且数量不低于16个；b)楔块参数：楔块尺寸、楔块角度及楔块声速；c)晶片位置：设定激发晶片的起始位置；d)角度参数：在工件中所用声束的中心角度、角度范围；e)距离参数：在工件中的声程；f)声速参数：在工件中的声速；g)反射波次：检测中所需的一次波、二次波；h)螺栓参数：螺栓外径、螺纹长度、中心孔直径；i)聚焦深度：根据螺栓长度需要或仪器自有软件建立相应模型进行匹配。角度增益补偿4.11检测前，应对扇形扫描角度范围内的各角度声束进行校准修正，纵波法、横波法调试均可通过B型试块B1区系列Φ1横通孔或同类型的其他试块进行调试，探头放置位置见图1。DB37/T4361—20214图1角度增益补偿探头位置检测工艺文件4.12检测前，应根据被检螺栓情况按照本文件的要求编制相控阵检测工艺规程和操作指导书。操作指导书在首次应用前应进行工艺验证，验证方式可在双方认可的相关试块或仿真软件上进行，验证内容包括检测范围内灵敏度、信噪比等。4.12.1相控阵检测工艺规程至少应包括以下内容：a)适用范围和对被检螺栓的要求；b)遵循的标准规范；c)被检工件情况（名称、编号、材质、规格、结构形式、表面状态等）；d)检测覆盖区域、检测时机；e)对检测人员资格和能力的要求，检测人员培训和工艺验证试验要求；f)对检测设备（仪器、探头、试块）的要求；g)检测参数及要求：包括检测覆盖区域、检测时机、仪器、探头及楔块的参数设置或选择、扫查方法的选择、扫查面的准备、扫查面及探头位置的确定等，以及检测系统的设置（激发孔径、扇扫角度和步进、聚焦、时间窗口、灵敏度等）和校准方法；h)扫查示意图：图中应标明工件尺寸、结构形式、扫查面、探头位置、移动范围、扫描波束角度和覆盖范围等；i)检测温度、扫查速度、数据质量要求；j)扫查和数据采集过程的一般要求；k)对数据分析、技术要求、评定验收、记录报告等要求；l)编制日期。4.12.2操作指导书至少应包括以下内容：a)检测技术要求：执行标准、检测比例、系统校准、检测时机、工艺规程编号等；b)被检工件情况：检测对象类型、规格、材质、热处理状态等；c)检测设备器材：仪