《建筑钢结构相控阵超声检测》

本标准编制单位：新疆建筑科学研究院（有限责任公司）

中建新疆建工(集团)有限公司

本标准参编单位：新疆维吾尔自治区建设工程质量协会

新疆建设工程质量安全检测中心（有限责任

公司）

主要起草人员：陈新春李勇刘瑞宁张丹曹进

胡友志汪祎璇李占峰

阿布力克木·阿布拉

主要审查人员：

1.范围

本标准规定了建筑钢结构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并依据《钢结构焊接规范》对焊

缝质量进行评定。

本标准适用于建筑钢结构壁厚为6mm～150mm细晶钢焊接

接头的相控阵超声检测。壁厚为3.5mm～6mm的空间网格结构

焊接接头进行工艺进行验证后符合要求，可以参照执行。对于

厚度超出以上范围的焊接接头，对仪器系统、相控阵超声检测

工艺进行验证，证明具有足够的检测能力后，也可参照本标准。

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。

GB50661钢结构焊接规范

GB/T9445无损检测人员资格鉴定与认证

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

1

GB/T23905无损检测超声检测用试块

GB/T29302无损检测仪器相控阵超声检测系统的性能与

检验

GB/T32563无损检测超声检测相控阵超声检测方法

GB/T41114无损检测超声检测相控阵超声检测标准试

块规范

NB∕T47013.15承压设备无损检测第15部分：相控阵超

声检测

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

JG/T203钢结构超声波探伤及质量分级法

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相控阵超声检测phasearrayultrasonictesting

相控阵超声检测将相控阵探头中按一定规律排列的多个

压电晶片（元件），按预先规定的设置（聚集、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。

2

3.2线性扫描linearscanning

以相同聚焦法则依次触发阵列探头晶片组使得声束沿探

头阵列排列方向以恒定步长前后移动。相当于A型脉冲反射法

超声检测探头扫查移动的效果。线性扫描包括垂直入射线扫描

和倾斜人射线扫描两种。

3.3扇形扫描sectorscanning

扇形扫描也称作方位角扫描或S扫描。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。

3.4线性阵列相控阵探头Lineararrayphasedarray

probe

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）；

3

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）；

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

3.5沿线扫查mechanicalscanalongtheline

相控阵探头晶片阵列方向与探头移动方向垂直或成一定

角度的机械扫查方式。如：焊缝检测时，晶片阵列方向垂直于

焊缝轴线或与轴线成一定角度（斜向扫查），探头前沿离开焊

缝中心一定距离S，沿焊缝轴线方向平移，以获得声束覆盖范

围内焊缝的信息（见图2）。

图2沿线扫查（左）和沿线栅格扫查（右）

3.6沿线栅格扫查multiplescanalongtheline

4

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。如图2右所示，对同一焊缝

采用多个不同的S值沿线扫查即形成沿线栅格扫查。

3.7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。

示例：见图3。

说明：0-设定的检测起始参考点；X-沿焊缝长度方向的坐

标；

Y一扫查面上沿焊缝宽度方向的坐标：

Z一垂直于扫查面沿焊缝厚度方向的坐标。

图3坐标的定义

3.8B型显示B-scope

工件端面投影显示方式，图像中横坐标代表离开探头前端

面距离，纵坐标代表深度。焊缝检测时，B型显示表示检测区

5

域在图3中Y-O-Z平面的投影。

3.9C型显示C-scope

工件平面投影显示方式，图像中横坐标代表探头移动距

离，纵坐标代表离开探头前端面距离。焊缝检测时，C型显示

表示检测区域在图3中X-O-Y平面的投影。

3.10D型显示D-scope

工件侧面投影显示方式，图像中横坐标代表探头移动距

离，纵坐标代表深度。焊缝检测时，D型显示表示检测区域在

图3中X-O-Z平面的投影。

3.11

S型显示S-scope

由扇面扫描声束组成的扇面形状的图像显示，图像中横坐

标代表探头前端面与基准线的距离，纵坐标代表深度，沿扇面

弧线方向坐标代表角度。焊缝检测时，S型显示是探头前方焊

缝横截面信息（见图3）或投影信息。

3.12角度增益补偿（ACG）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

同的反射体回波幅度等量化的增益补偿。

3.13时间增益补偿（TCG）timecorrectedgain

相同角度的声束检测不同声程处相同尺寸的反射体，使其

回波幅度等量化的增益补偿。

3.14基准灵敏度referencesensitivity

6

将参考试块人工反射体回波高度或被检工件底面回波高

度调整到某一基准时的灵敏度。

3.15扫查灵敏度scanningsensitivity

在基准灵敏度基础上，根据工艺验证，确定实际检测的灵

敏度。

4检测人员

从事相控阵检测的人员至少应取得符合GB/T9445的相控

阵超声检测Ⅱ级及以上资格证书；应通过有关相控阵检测技

术、设备的性能、调试方法及评定的专门培训并取得相应证

书。方可从事相控阵超声检测工作。

5检测系统

检测系统由相控阵超声仪器、软件、探头、楔块、扫查装

置和附件。相控阵超声仪器、探头应具有产品质量证明文件。

5.1相控阵超声仪器

5.1.1相控阵超声仪器应计量检定或校准合格，检定或校准

周期为一年，并在两次校准之间至少进行一次期间核查。期间

核查可采用GB/T32563的附录A、附录B进行。

5.1.2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

7

1dB。

5.1.3仪器应在1MHz～15MHz的频率范围内发射和接收脉

冲信号。

5.1.4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。

5.2相控阵超声仪器和探头的组合性能

5.2.1垂直线性偏差不大于5%，水平线性偏差不大于1%。

5.2.2仪器和探头的组合频率与探头标称频率之间偏差在士

10%范围内。

5.2.3使用本标准参考试块获得的信号，采用A型脉冲法检

测时，信噪比应大于或等于12dB，采用图像法检测时，信噪比

应大于或等于6dB。

5.2.4验证仪器通道、探头晶片及电缆的功能正常。

5.2.5发生以下情况时，应测定仪器和探头组合性能

a）新购置的相控阵仪器或探头；

b）相控阵仪器或探头维修后；

c）检测人员有怀疑时。

5.2.6每隔6个月至少对仪器和探头组合性能中的垂直线性、

水平线性进行一次运行核查并记录，水平线性按GB/T29302标

准的检测方法进行，垂直线性按JB/T9214标准的检测方法进

行。

8

5.3相控阵超声检测软件

5.3.1软件至少应有A、S、B、C、D型显示的功能，且具有在

扫描图像上对缺陷定位、定量及分析功能。

5.3.2能够存储、调出A、S、B、C、D图像，并能将存储的检

测数据复制到外部存储空间中。

5.3.3仪器软件应具有聚焦法则计算功能、ACG校准功能，以

及TCG(或DAC)校准功能。

5.3.4仪器的数据采集和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。

5.3.5仪器应能存储和分辨各A扫描信号之间相对位置的信

息，如编码器位置。

5.3.6离线分析软件中应能对检测时关键参数设置进行查

看。

5.4相控阵超声探头

5.4.1相控阵探头应符合JB/T11731。相控阵探头应由多个晶

片(一般不少于8个)组成阵列，探头可加装用以辅助声束偏转

的楔块或延迟块。

5.4.2探头实测中心频率与标称频率间的误差应不大于10%。

5.4.3探头一6dB相对频带宽度不小于55%。

5.4.4采购验收相控阵探头时，同一探头晶片间灵敏度最大

差值不大于4dB，且不应存在坏晶片(相控阵探头晶片的灵敏度

9

差异、有效性测试方法和坏晶片定义见附录A)。

5.4.5使用中的相控阵探头如出现坏晶片，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。

5.4.5探头楔块波束角在标称角度±2°以内。

5.5相控阵超声检测扫查装置

5.5.1扫查装置包括探头和楔块夹持机构、驱动部分、导向

部分、位置编码器等。

5.5.2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，并可安装位置编码器。

5.5.3驱动部分可采用自动或手动。

5.5.4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。

5.6试块

5.6.1总则

试块包括标准试块、对比试块、工艺验证试块和多功能试

块，试块制作应符合GB/T23905的要求。

5.6.2标准试块

10

5.6.2.1标准试块应具有规定的化学成分、表面粗糙度、热

处理及几何形状，用于声速、楔块延迟、超声设备及探头性能

校准。

5.6.2.2选用GB/T23905规定的CSK-IA试块、GB/T41114

规定的标准试块或其他与之功能类似的试块。

5.6.3对比试块

5.6.3.1对比试块应与被检件具有相似的声学性能及意义明

确的参考反射体，用于声学性能、检测灵敏度、ACG及TCG的

对比、评估和校准。选用GB/T23905规定的RB-2试块作为

对比试块。满足合同或技术协议约定的反射体试块也可使用。

5.6.3.2若使用其他试块作为对比试块，应考虑试块横孔

直径、扫查灵敏度设置等差异及试块端角、相邻反射孔干扰

的影响。

11

图4CSK-ⅠA试块

图5相控阵超声检测标准试块

图6RB-2试块

5.6.3.3检验曲面工件时，如探伤面曲率半径R小于等于W2/4

时，应采用与探伤面曲率相同的对比试块。选用CSK-ⅠCj对

比试块。

12

R—曲率半径，单位为毫米(mm)；

Φ—通孔直径，单位为毫米(mm)。

图7CSK-ⅠCj试块

5.6.4工艺验证试块

5.6.4.1工艺验证试块按不同的检测技术等级设置相关数量

的人工或自然缺陷，用于验证检测工艺的有效性。

5.6.4.2工艺验证试块的材质、形状、结构、厚度，以及焊

接坡口型式和焊接工艺应与实际检测的工件相同或相近。

5.7耦合剂

5.7.1耦合剂应保证良好的透声性能，选用的耦合剂应在操

作温度范围内保证稳定可靠的超声特性和适当黏度。

13

5.7.2实际检测采用的耦合剂应与检测系统设置和校准时的

耦合剂相同或声学性能相近。

5.7.3耦合剂应对操作人员、被检工件及环境无害。

6检测技术等级

6.1分级

焊接接头相控阵超声检测技术等级分为A、B、C、D四级。

应根据检测工件的材质、结构、焊接方法和承受载荷等设计要

求或双方约定选择相控阵超声检测技术等级。检验的完善程度

和检测工作的难度按A、B、C顺序递增，检测技术等级D级为特

殊应用，应根据本标准编写专门的工艺规程。

6.2检测技术等级与其他标准的对应性

本文件推荐的检测技术等级与其他标准的对应性见表1。

表1本标准与其他标准检测技术等级对应性

GB/TGB/T

本标准GB50661-2011

32563-201619418-2003

A级A级A级C级、D级

B级B级B级B级

C级C级C级协议商定

D级--特殊应用

14

6.3检测技术等级要求

6.3.1检测技术等级要求见表2

表2检测技术等级要求

技术横向缺

检测面扫查方式备注

等级欠检测

只用于母材厚度小于等于50mm

单面单沿线扫查+扇形

A-的焊缝检测，应保证相控阵声束对

侧扫描检测

检测区域实现一次以上全覆盖。

无法单面双侧时，允许单面单侧检

验，但应增加线性扫描或沿线栅格

有特别扫查，线性扫描应使两次声束角度

单面双沿线扫查+扇形要求时相差10°以上；沿线栅格扫查应

B

侧扫描检测进行检调整参考线距离，至少包括沿焊缝

测熔合线扫查和1.5倍S位置的扫

查。应保证每次扫查时，相控阵声

束对检测区域实现全覆盖。

无法双面双侧时，允许单面双侧或

双面单侧检验，但应增加线性扫描

或沿线栅格扫查，线性扫描应使两

次声束角度相差10°以上；沿线

栅格扫查应调整参考线距离，至少

双面双沿线扫查+扇形应进行包括沿焊缝熔合线扫查和1.5倍

C

侧扫描检测检测S位置的扫查。焊接难度等级为C、

D级时，应增加横向缺欠的沿线扫

查，板厚大于等于40mm的对接焊接

接头，对于焊缝及热影响区还应增

加纵波直入射法进行检测并实现1

次全覆盖。

7检测工艺资料

检测前，应根据被检工件情况按照本标准的要求编制相控

15

阵检测工艺规程和操作指导书。

7.1相控阵检测工艺规程至少应包括以下内容：

a）适用范围和对被检工件的要求；

b）遵循的标准规范：

c）被检工件情况（名称、材质、成型方法、坡口形状尺

寸、焊接情况、热处理情况、母材检测情况等）；

d）检测的目的、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

的确定、探头位置的确定、扫查面的准备等，以及检测系统的

设置（激发孔径、扇扫角度和步进、线扫步进、聚焦、时间窗

口、灵敏度等）和校准（灵敏度、位置传感器等）方法：

h）扫查示意图：图中应标明工件厚度、坡口参数、扫查

面、探头位置、扫查移动方向和移动范围、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、缺陷评定与记录报告的一般要求。

16

7.2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、检测等级、检测比例、

合格级别、系统校准、检测时机、工艺规

程编号；

b）被检工件情况：检测对象类型、规格、材质、焊接

完成时间；

c）检测设备器材：仪器型号、探头及楔块、扫查装置、

试块、耦合剂；

d）检测准备：包括确定检测区域、扫查面的确定及准备、

探头及楔块的选取、扫描方式及扫查方式的选择、探头位置的

确定等；

d）检测系统的设置和校准；

e）扫查和数据采集要求；

f数据采集、缺陷记录、分析、缺陷评定及出具报告的要

求。

g）检测人员资质、编制、审核、日期。

7.3操作指导书在首次应用前应进行工艺验证，验证方式可

在相关试块或软件上进行，验证内容包括检测范围内灵敏度、

信噪比等是否满足检测要求。

8检测准备

17

8.1检测区域

8.1.1检测区域由焊接接头检测区宽度和焊接接头检测区

厚度表征。检测区域的高度为工件厚度加焊缝余高；检测区域

宽度为焊缝本身加上焊缝熔合线两侧各10mm的一段区域。

8.1.2检测应覆盖整个检测区域。必要时，可增加检测探

头数量、增加检测面（侧）、增加辅助检测，确保检测能

覆盖整个检测区。

8.2扫查面准备

8.2.1探头移动区内应清除焊接飞溅、铁屑、油漆及其他杂

质，一般应进行打磨。检测面应平整，便于探头的耦合和移动，

其钢材表面粗糙度Ra值不大于6.3um，喷丸表面粗糙度Ra值不

大于12.5μm。

8.2.2扫查面打磨宽度应满足检测要求，应根据所选定的探

伤和相应的聚焦法则确定，一般不小于60mm。

8.2.3焊缝的表面质量应经外观检查合格后方可进行探伤

检测，如果焊缝表面有咬边、较大的隆起和凹陷等也应进行

适当的修磨，并作圆滑过渡以免影响检测结果的评定。

8.3扫查方式选择

8.3.1机械扫查有沿线扫查、沿线栅格扫查，扫描有扇形扫

描、线性扫描。检测时可采用扫查与扫描组

合的方式。常用组合方式如下：

18

a）沿线扫查+扇形扫描检测；

b）沿线扫查+线性扫描检测；

c）沿线栅格扫查+扇形扫描检测。

8.3.2横向缺欠检测时，当焊缝没有磨平时，可将探头放在

靠近焊缝的母材，与焊缝轴线成10°～15°夹角(如图8左)，

采用扇扫描+沿线扫查方式进行检测。当焊缝磨平时，可采用

探头放在焊缝上(如图8右),采用扇扫描+沿线扫查方式进行检

测。

图8横向缺陷扫查示意图

9检测设置

9.1探头选择

9.1.1线性相控阵探头标称频率一般为2MHz～10MHz，晶片数

一般为16～64，具体选择可参考表3。电子扫描进行纵波检测

时，单次激发晶片数不得低于4个。

19

表3相控阵探头参数选择推荐表

公称厚度mm激发孔径mm标称频率MHz激发晶片数量

8～156～105～10≥16

﹥15～407～164～7.5≥16

﹥40～10015～322～5≥16

﹥100～15032～642～5≥16

注1：晶片长度W应大于6mm。

9.1.2在满足能穿透的情况下，宜选择主动孔径小的探头，

晶片长度不小于10mm。

9.2聚焦法则设置

9.2.1应根据所采用的扫描类型及相控阵探头参数确定聚焦

法则，明确聚焦法则中涉及到的具体参数。

9.2.2相控阵探头参数：

a）晶片参数：中心频率、晶片数量、晶片宽度、晶片间

隙及晶片单元宽度。

b）楔块参数：楔块尺寸、楔块角度及楔块声速。

9.2.3聚焦法则参数：

a）晶片数量：设定聚焦法则使用的晶片数量。

b）晶片位置：设定激发晶片的起始位置。

c）角度参数：设定在工件中所用声束的固定角度、声束

20

的角度范围。

d）距离参数：设定在工件中的声程或深度。

e）声速参数：设定在工件中的声速，例如横波声速、纵

波声速。

f）工件厚度：设定被检工件的厚度。

g）焊缝参数：焊缝的坡口形式及尺寸。

h）采用聚焦声束检测时，应合理设定聚焦声程或深度。

i）探头位置：设定探头前端至焊缝中心线的距离。

9.2.4聚焦深度一般设置在最大检测声程处。当检测声程为

50mm及以下时，聚焦深度宜设置在工件中最大探测声程处，但

应保证聚焦深度不大于探头孔径的近场区长度。当检测声程为

50mm以上时，聚焦深度可选择检测声程范围的中间值或其他适

当深度。

9.2.5根据不同的厚度，设置不同的聚焦法则进行扇形扫描

检测，具体如下：

a）公件厚度≥6mm～20mm的焊接接头，采用一次波和

二次波同时设置进行检测时，扇扫束角度范围的最大值

一般不应大于38°；

b）公件厚度＞20mm～40mm的焊接接头，宜采用一次

波、二次波分开设置进行检测，扇扫束角度范围的最大

值一般不应大于35°；

21

c）公件厚度＞40mm的焊接接头，宜采用一次波分区域

进行检测，扇扫束角度范围应根据所用仪器和探头确定，

一般不大于30°，但至少应采用两组不同聚焦法则的扇

形扫描进行检测。

9.2.6横波斜声束扇形扫描角度范围一般为35°～75°，若

超出该角度声束范围进行检测时，应验证其检测灵敏度。

9.3扫描修正补偿

9.3.1扇形扫描应进行角度增益补偿的调试，角度增益补偿

的调试应在参考试块上进行。

9.3.2若检测设置需要，扇形扫描可选择楔块衰减补偿的调

试，楔块衰减补偿的调试采用CSK-IA试块或半圆试块上的圆弧

进行。

9.3.3电子扫描应进行单个晶片或聚焦法则的增益补偿调

试，在CSK-IA试块或参考试块上调试。

9.4距离-波幅曲线的灵敏度选择

9.4.1承受静荷载结构焊缝质量检验的距离-波幅曲线灵敏

度应符合表4的规定。

表4承受静荷载结构焊缝质量检验的距离-波幅曲线灵敏度

厚度（mm）判废线（dB）定量线（dB）评定线（dB）

6～1503×403×40-63×40-14

22

9.4.2需疲劳验算结构的焊缝质量检验的距离-波幅曲线灵

敏度应符合表5的规定。

表5需疲劳验算结构的焊缝质量检验的距离-波幅曲线灵敏

度

焊缝质量厚度

判废线定量线评定线

等级（mm）

10≤t≤

ф3×40-6dBф3×40-14dBф3×40-20dB

对接焊缝46

一、二级46＜t≤

ф3×40-2dBф3×40-10dBф3×40-16dB

80

全焊透对ф3×40-4dBф3×40-10dBф3×40-16dB

接与角接10≤t≤

组合焊缝80ф6ф3ф2

一级

部分

角焊透

焊对接

10≤t≤

缝与角ф3×40-4dBф3×40-10dBф3×40-16dB

80

二接组

级合焊

缝

23

贴角10≤t≤25ф1x2ф1×2-6dBф1×2-12dB

焊缝25＜t≤80ф1×2+4dBф1×2-4dBф1×2-10dB

注：1角焊缝超声波检测采用铁路钢桥制造专用柱孔标准试块

或与其校准过的其他孔形试块；

2ф6、ф3、ф2表示纵波探伤的平底孔参考反射体尺寸。

9.4.3检测时由于工件表面耦合损失、材料衰减的影响，应

对检测灵敏度进行传输损失综合补偿，综合补偿量应计入距离

-波幅曲线。

9.4.4扫查灵敏度应通过工艺验证的方式确定，以能清晰地

显示和测量出模拟试块中缺陷或反射体时的增益为基准提高

6dB。

9.5距离-波幅（DAC）曲线制作

9.5.1选择相控阵探头参数

根据被检工件的厚度，选择需要采用的相控阵探头型号及

参数。

9.5.2选择试块

根据被检工件的厚度及曲率，选择本标准推荐的试块上进

行，最小声程处反射体波幅高度不应低于满屏的DAC曲线的制

作应在80%。

9.5.3检测参数设置

9.5.3.1制作DAC曲线前要优化检测参数，使波形信号达到最

24

佳状态。

9.5.3.2基础参数设置包括工件厚度、声程、声速、显示延

迟。

9.5.3.3激发参数设置包括激发模式、脉冲宽度、激发等级

及脉冲重复频率。

9.5.3.4接收参数设置包括滤波器、低通滤波、高通滤波及

检波模式。

9.5.3.5闸门设置包括将闸门激活，设置闸门的起点、门宽

及门高。

9.5.3.6激发晶片设置包括激发晶片的数量、激发晶片的起

始位置。

9.5.4制作距离-波幅（DAC）曲线

9.5.4.1根据理论模拟软件演示结果来确定所采用的制作

DAC曲线的角度，该角度对于扇形扫描一般选在接近扇形扫描

角度范围内的中间角度，对于电子扫描一般选择接近于垂直坡

口面的角度。

9.5.4.2将聚焦深度设置在所采用的最大检测声程的位置。

9.5.4.3根据具体的检测要求选择制作DAC曲线的第一个基

准孔。将相控阵探头放在试块上所选择的第一个基准孔上，移

动探头找到该反射体最大反射波，调节增益，使第一基准孔的

反射波为显示屏满幅度的80%，该波高为基准波高，将该反射

25

体的波高记录；然后保持灵敏度不变，依次探测其他反射体，

找到最大反射波高，并将各反射体的最大反射波高记录；将记

录的不同深度的反射体及其对应的最大反射波高连接起来，即

成为DAC曲线。

9.5.4.5依据表四、表五的距离-波幅曲线灵敏度设定评定

线、定量线和判废线。

9.6时间-增益（TCG）曲线制作

9.6.1选择相控阵探头参数

根据被检工件的厚度，选择需要采用的相控阵探头型号

及参数。

9.6.2选择试块

根据被检工件的厚度及曲率，选择本标准推荐的试块上

进行时间-增益（TCG）曲线制作。

9.6.3检测设置

9.6.3.1确定扇形扫描角度范围。然后将扇形角度范围输

入。

9.6.3.2设置聚焦深度。聚焦深度设置在最大检测声程的位

置。

9.6.3.3生成聚焦法则。

9.6.3.4参数设置同9.5.3。

26

9.6.4制作时间-增益（TCG）曲线

9.6.4.1基准波高设置为满屏高度的80%。

9.6.4.2声速校准

将相控阵探头放在CSK-ⅠA试块上，移动探头使R50、R100

的回波出现，不移动探头，用闸门分别套住R50、R100的回波，

经计算后完成校准。

9.6.4.3角度补偿

将相控阵探头放在CSK-ⅠA试块上，移动探头、调节增益，

使R100的回波达到满屏高度的70%，用闸门套住R100的回波，

移动探头，使扇形扫描角度范围内的每个角度都要扫查到该反

射体，此形成包络线，确认后完成角度补偿。

9.6.4.3时间-增益（TCG）曲线制作

开始进入制作TCG曲线模式。将探头放在第一个基准孔

上，找到最大回波，调节增益，使其达到满屏高度的70%，移

动闸门套住最大回波，移动探头使扇形扫描角度范围内的每个

角度都要扫查到该反射体，此时形成一个幅度的包络线。完成

后再点击增加点，然后再次在试块上移动探头，会出现一个幅

度的包络线，依次进入下一点的制作，直到到最后一点制作完

毕，确定并形成TCG曲线。

9.7检测系统复核

9.7.1在下列情况下应进行复核：

27

a）每次检测前；

b）探头、耦合剂和仪器调节发生改变时；

c）检测人员有怀疑时；

d）检测工作结束时；

e）连续工作4h以上时。

9.7.2复核内容

9.7.2.1复核内容应包括灵敏、位移精度和深度。

9.7.2.2灵敏度复核：把加装楔块的探头放在制作DAC曲线或

TCG曲线的试块上，移动探头分别找到曲线上的相应的特征点，

查看这些点的回波幅度，如曲线上任何一点幅度下降大于等于

2dB，则应对上一次复核以来所有的检测部位进行复验；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。

9.7.2.3位移精度复核：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10

mm，应重新校准位置传感器。

9.7.2.4深度复核：把加装楔块的探头放在制作CAD曲线或

TCG曲线的试块上，移动探头分别找到曲线上的相应的点，查

看这些点的深度，显示深度与实际深度相差1mm以上时，找出

原因重新设置。若在检测中或检测后发现，则重新设置后重新

检测上次校准以来所检测的焊缝。

10检测

28

10.1参考线

10.1.1参考线用于线性扫查时沿步进方向行走的直线。

10.1.2检测前，应在扫查面上画参考线，参考线在检测区一

侧距焊缝中心线的距离根据检测设置而定。参考线距焊缝中心

线距离的误差为士1mm。

10.2编码器校准

10.2.1首次使用前或每隔一个月应对编码器进行校准。

10.2.2检测人员在检测前和每工作4h或时应对使用的编码

器进行校准，校准可在被检工件表面上进行。

10.2.3校准方法是将编码器固定并拉出编码器的线绳，移

动一给定的距离（最小500mm），比较检测设备显示的位移

与实际位移，要求误差应小于1%或10mm，以较小值为准。

10.3焊缝标识

检测前应在工件扫查面上予以标记，标记内容至少包括扫

查起始点和扫查方向，起始标记用“O”表示，扫查方向用箭

头表示。当焊缝长度较长时，受编码器量程限制，需接续扫查

时，扫描起始点应从上次扫查终点向上次扫查起点50mm处标

记。所有标记应对扫查无影响。

10.4检测温度

10.4.1工件表面温度为0℃～60℃，超出此范围应采用特殊

方法检测。

29

10.4.2系统校准与实际检测时温度差不应大于15℃。超出此

范围应重新调试。

10.5扫查

10.5.1线性扫查时应保证扫查速度小于或等于最大允许

扫查速度Vmax，同时应保持耦合稳定的效果和数据采集的要

求。

10.5.2最大允许扫查速度按公式（1）计算：

………………（1）

式中：

Vmax——最大允许扫查速度，mm/s；

PRF--脉冲重复频率，Hz；

Ax——设置的扫查步进值，mm；

N——设置的信号平均次数：

A——扫描的数量。(如扇形扫描时，激发如35°～

75°的扇形扫描，角度步进为1°，则A=41）。

10.6扫查覆盖

10.6.1扇形扫描所使用声束角度的增量，应使得区域内相邻

声束的重叠至少为25%。

10.6.2电子扫描相邻激活孔径之间的重叠，应至少为孔径宽

30

度的25%以上。

10.6.3采用线性扫查时，若在焊缝长度方向进行分段扫查，

则各段扫查区的重叠范围至少为50mm。需要多个线性扫查覆

盖整个焊接接头体积时，各线性扫查之间的重叠至少为所用相

控阵探头线性阵列长度的10%。需要多个线性扫查覆盖整个焊

接接头体积时，各扫查之间的重叠至少为所用扇形扫描声束宽

度或电子扫描有效孔径长度的10%。

10.7工艺验证试验

10.7.1工艺验证试验应制作与被检工件相同或相似的带有

缺陷的模拟试块，将拟采用的检测工艺应用到模拟试块上，工

艺验证试验结果应清楚地显示和测量模拟试块中的缺陷或反

射体。

10.7.2符合以下情况之一时应在模拟试块上进行工艺验证

试验：

a）信噪比和声速与细晶粒钢差异明显的非细晶粒钢工件

检测；

b）合同约定要求进行。

10.8检测方法

10.8.1平板对接接头的检测

平板对接接头检测宜采用线性扫查，线性扫查不可行时采

用锯齿形扫查，具体方式见8.3.2。检测原则满足6.3的规定。

31

10.8.1.1等厚对接焊接接头

斜探头扇形扫描位置如图9a）中的位置1、位置2或

位置3、位置4。

图9对接焊缝接头扫查示意图

10.8.1.2不等厚对接焊接接头

斜探头扇形扫描位置如图10a）中的位置1、位置2或位置

2、位置3。

图10不等厚焊接接头扫查示意图

32

10.8.2T型焊接接头的检测

10.8.2.1基本原则

在选择扫查面和扫描类型时应考虑到各类型缺陷的可能

性，并使声束尽可能垂直于该类焊接接头结构的主要缺陷。检

测原则满足6.3的规定。具体扫描位置见图10。

10.8.2.2检测方式

a）从翼板外侧用电子扫描进行检测，见图10位置3。

b）用扇形扫描在腹板一侧用直射法和一次反射法进行检

测，见图10位置2。

10.8.2.3T形焊接接头扇形扫描位置见图11a）中的位置1、

位置2，线性扫描位置见图11a）中的位置3。

图11T形焊接接头扫查示意图

10.8.2.4检测要求

T型焊接接头采用扇形扫描和电子扫描(纵波）进行检测。

33

a）相控阵探头参数的选择按9.1规定执行。

b）距离-波幅曲线灵敏度的选择按9.5规定执行。

c）扫查灵敏度一般在基准灵敏度基础上再提高6dB。

10.8.2.5扫查方式

扫查方式采用线性扫查。

10.8.3角接焊接接头的检测

10.8.3.1基本原则

在选择扫查面和扫描类型时应考虑到各类型缺陷的可能

性，并使声束尽可能垂直于该类焊接接头结构的主要缺陷。检

测原则满足6.3和10.8.2的规定。具体扫描位置见图12。

图12角接焊缝接头扫查示意图

10.8.3.2检测方式

a）从翼板外侧用电子线性扫描进行检测，线性扫描位置

如图12a）中的位置2。

b）用扇形扫描在腹板一侧用直射法和一次反射法进行检

测，扇形扫描位置见图12a）中的位置1，扇形扫描角度覆盖

34

范围见图12b）。

10.8.3.3检测要求

角接焊接接头采用扇形扫描和电子扫描(纵波）进行检测。

a）相控阵探头参数的选择按9.1规定执行。

b）检测灵敏度的选择提案9.4规定执行。

c）扫查灵敏度一般在基准灵敏度基础上再提高6dB。

10.8.3.4扫查方式

扫查方式采用线性扫查。

10.8.4管桁架管管相贯、网架球管相贯焊接接头的检测

10.8.4.1基本原则

在选择扫查面和扫描类型时应考虑到各类型缺陷的可能

性，并使声束尽可能垂直于该类焊接接头结构的主要缺陷，并

考虑到扫查面的曲率，选用与扫查面间隙小于0.5mm的探头。

检测原则满足6.3的规定。管桁架管相贯焊接接头的T(X)型

节点、Y型节点、K型节点具体扫描位置见图13，网架球管相

贯焊接接头的具体扫描位置见图14。

10.8.4.2检测方式

a）管桁架管管相贯焊接接头从支管向主管方向用扇形扫

描在支管一侧用直射法和一次反射法进行检测，扇形扫描位置

见图12。

b）网架球管相贯焊接接头从支管向焊接球方向用扇形扫

35

描在支管一侧用直射法和一次反射法进行检测，扇形扫描位置

见图13。

图13管桁架管管相贯焊接接头扫查示意图

图14网架球管相贯焊接接头扫查示意图

10.8.4.3检测要求

焊接接头采用扇形扫描进行检测。

36

a）相控阵探头参数的选择按9.1规定执行。

b）检测灵敏度的选择提案9.4规定执行。

c）扫查灵敏度一般在基准灵敏度基础上再提高6dB。

10.8.4.4扫查方式

扫查方式采用线性扫查。

11检测数据的分析和缺陷评定

11.1检测数据的有效性评价

11.1.1分析检测数据之前应对所采集的数据进行评估以确

定其有效性，数据至少应满足以下要求：

a）采集的数据量满足所检测焊缝长度的要求；

b）数据丢失量不得超过整个扫查长度的5%，且不允许

相邻数据连续丢失；

c）扫查图像中耦合不良的长度不得超过整个扫查长度的

5%，单个耦合不良长度不得超过2mm。

11.1.2若采集的数据不满足上述要求，应检查扫查装置工

况，排除故障后重新进行扫查。

11.2显示的分类

11.2.1显示分为相关显示和非相关显示。

11.2.2对反射回波应结合A、S、B、C、D型等显示，根据

探头位置、方向、反射波的位置及焊接接头的具体情况，判断

37

其是否为相关显示，对相关显示应进行定量和评定。

11.2.3最高波幅在I区或波幅虽然未超过评定EL线，但有一

定长度相关显示，应根据反射波信号特征、部位，判断该缺欠

显示是否具有裂纹、未熔合等危害性缺欠生持征。当不能进行

准确判断时，应修改工艺参数再次检测或辅以其他检测方法综

合判定。

11.2.4符合检测工艺的检测数据可离线分析、评定。

11.3缺陷定量

11.3.1缺陷定量以评定线为基准，结合A型、B型、D型、C

型及S型显示，对回波波幅达到或超过评定线的缺陷，应确定

其深度、波幅和指示长度、高度(若需要）等，如有需要，可

采用各种聚焦方法提高定量精度。

11.3.2缺陷位置测定应以获得缺陷最大反射波的位置为准。

11.3.3缺陷最大反射波幅的测定方法是，在扫查数据中将测

量光标移动至缺陷出现最大反射波信号的位置，测定波幅大

小。或在S-扫描时，以不同角度A扫描中缺陷的最高回波

波幅作为该缺陷的波幅。

11.3.4缺陷指示长度测定

a）当缺陷反射波只有一个高点，且位于定量线以上时，

用6dB法测其指示长度；

b）缺陷反射波峰值起伏变化，有多个高点，且位于定量

38

线以上时，应以端点6dB法测量其指示长度；

c）当缺陷的最大反射波幅位于评定线以上定量线以下时，

使波幅降到评定线，用以评定线绝对灵敏度法测量其指示长

度：

d）对于裂纹、未熔合、未焊透缺陷，当其最大反射波幅

不超过评定线时，可参照-6dB法或端点-6dB法测量其指示长

度。其他类型缺陷，若最大反射波幅不超过评定线时，可不进

行评定；

11.3.5缺陷深度

以获得缺陷的最大反射波幅的位置作为缺陷深度。

11.3.6缺陷自身高度

11.3.6.1结合A扫在S扫描或D扫描视图上进行缺陷自身高度

测定。

11.3.6.2选择图像上任一点采用-6dB半波高度法或端点衍

射法进行测定，也可采用当量法及其他有效方法进行测定。

11.3.7多个相邻缺陷的定量

11.3.7.1相邻两个条状缺欠在X向和Y向间距小于其中较小

的缺欠长度，且在Z向间距小于其中较小的缺欠自身高度时，

应作为单个缺欠处理，该缺欠位置、缺欠长度及能缺欠自身高

度应根据下列规定确定：

a）埋藏深度：取其中的较大值作为单个缺欠深度。

39

b）缺指示长度：以两缺欠各自的指示长度之和加上其间

距

c）缺陷波幅：以两缺陷的波幅大者作为单个缺陷波幅；

d）缺陷自身高度：相邻缺欠在X向或Y向投影无重叠，取

其中较大的值作为单个缺欠自身高度；X向和Y向投影均有重

叠，取两缺欠最高点与最低点之差作为单个缺欠自身高度，显

示图的灵敏度正确时，可在B型或D型显示图上用标尺测定上下

端点的位置差。

11.4缺陷的评定和质量分级

11.4.1凡判定为裂纹、坡口未熔合及未焊透的显示无论在哪

个区，评为Ⅳ级。ⅣⅣⅣ

11.4.2凡在判废线(含判废线）以上(即Ⅲ区）的缺陷，评为

Ⅳ级。

11.4.3凡在定量线以下(即Ⅰ区）的缺陷，评为Ⅰ级。

11.4.4在定量线(含定量线）以上、判废线以下(即Ⅱ区）

的缺陷评定，按表6给定的缺欠长度进行评级。

11.4.5承受静荷载结构焊缝质量分级按表6的规定进行。

表6承受静荷载结构焊缝质量分级表

评定检验等级

等级ABC

40

板厚t(mm）

8～508～1508～150

2t/3；最小t/3；最小6mm，t/3；最小6mm，最

I

8mm最大40mm大40mm

3t/4；最小2t/3；最小8mm，2t/3；最小8mm，最

Ⅱ

8mm最大70mm大50mm

＜t；最小3t/4；最小3t/4；最小12mm，

Ⅲ

16mm12mm，最大90mm最大75mm

Ⅳ超过Ⅲ级者

11.4.6需疲劳验算结构的焊缝质量分级按表7的规定进行。

焊缝质单个缺欠指多个缺欠的累计指示长

板厚t(mm）

量等级示长度度

对接焊t/4，最小可在任意9t，焊缝长度范围

10≤t≤80

缝一级为8mm不超过t

对接焊t/2，最小可在任意45t，焊缝长度范

10≤t≤80

缝二级为10mm围不超过t

全焊透

t/3，最小可

对接与10≤t≤80——

为10mm

角接组

41

合焊缝

一级

角焊缝t/2，最小可

10≤t≤80——

二级为10mm

表7需疲劳验算结构的焊缝质量

12检测记录与检测报告

12.1检测记录

12.1.1检测时应按现场检测实际情况及时、真实、准确、完

整记录检测过程信息和数据等检测原始记录，并经检测人员和

校核人员签字认可。检测记录应包括下列内容：

a）工程名称、工件名称、工件编号、工件规格、工件材

质、坡口形式、焊接方法、表面状态、检测温度、检测时机；

b）检测技术要求：检测方法标准、验收标准、检测技术

等级、基准灵敏度、检测灵敏度。检测比例、合格级别、扫查

灵敏度、检测范围、扫查位置(面、侧）、和扫查方式；

c）检测工艺卡名称及编号；聚焦法则的设定、激发阵元

数量、激发阵元起始位置、扫描方式、探头位置前沿距焊缝中

心距离、聚焦深度、角度范围、角度步进、扫查步进、检测前

的表面准备和耦合补偿量等；

d）检测设备和器材：仪器设备名称、型号和编号，探头

及楔块的规格和型号，扫查装置包括编码器、扫查装置、试块

42

名称和规格型号、耦合剂；

e）记录编号；检测日期和地点。检测人员签字和校核人

员签字。

12.1.2检测结果应包括以下内容：

a）检测部位示意图；

b）数据文件名称及电子文件。

c）缺陷记录：焊缝编号、检测长度、缺欠位置、缺欠起

始位置、缺欠长度、缺欠深度、回波幅度及缺欠的评定级别。

12.2检测报告

12.2.1检测报告至少应包括如下内容：

a）工程信息：工程名称、委托单位、委托人、见证单位、

见证人、委托单编号、

b）检测依据、检测标准、技术等级、合格级别、检测比

例、检测区域、检测部位、表面状态、检测时机、操作温度、

记录编号；

c）被检工件信息：工件名称、工件编号、工件规格、工

件材质、坡口型式、焊接方法、焊缝类型、焊缝宽度；

d）检测设备及器材：相控阵仪器名称及规格型号、仪器

编号、相控阵探头型号、晶片间距、晶片宽度、楔块型号、扫

查装置、位置传感器、试块型号、耦合剂；

e）检测工艺参数：检测方式、扫描类型、显示方式、扫

43

查方式、扫查灵敏度、扫查分辨率、角度范围、角度步距、激

发晶片数、晶片起始位置、聚集深度、检测面、探头前沿距焊

缝中心的距离、灵敏度校准(DAC或TCG）等；

f）检测覆盖区域：理论模拟软件演示的检测区域覆盖图

及参数；

g）检测示意图：检测部位以及所发现的缺陷位置和分布

图；

h）检测数据：数据文件名称、缺陷位置与尺寸、质量级

别；

i）缺陷部位扫描图：S型显示、D型显示或C型显示等，以

能真实反映缺陷情况为原则；

j）检测结论：评定出缺陷位置、尺寸及质量级别；检测

结果和结论：数据文件名称、记录的缺陷位置、大小、级别，

扫查的数据图像；定出缺陷性质、位置、尺寸及是否允许；

k）检测人员、校核人员、审核人员、批准人员签字、检

测日期。

12.3存档

12.3.1扫查数据要以电子版形式保存。

12.3.2扫查数据、检测记录和报告要存档，保存期不少于20

年。

44

45

附录A（资料性附录）

相控阵超声检测报告格式

相控阵超声检测报告格式可参照表A1

报告编号：

委托单编号：

工程名称委托日期

委托单位委托人

施工单位检验类别

见证单位见证人

工件名称工程部位规格型号

坡口型式材质检测日期

焊接方法焊缝类型焊缝宽度

仪器名称仪器型号仪器编号

探头型号晶片间距扫查装置

楔块型号晶片宽度位置传感器

标准试块对比试块耦合剂

检测方式扫查方式检测面

扫描类型显示方式聚集深度

激发晶片

角度范围灵敏度校准

数

晶片起始

角度步距扫查灵敏度

位置

探头前沿距焊

扫查分辨率检测时机

缝中心的距离

检测部位检测区域表面补偿

46

评定灵敏

技术等级检测比例

度

表面状态表面温度检测数量

检验依据委托项目

检测方法合格级别

检

测

结

检测专用章

论

签发日期：年月日

备

注

批准：审核：主检：

47

相控阵超声检测报告格式可参照表A1（续）

报告编号：

委托单编号：

数缺欠记录

焊评

据检测

序缝起始定备

文长度长度深度高度幅

号编位置结注

件（mm）（mm）（mm）（mm）度

号（mm）果

名

48

目录

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

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

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

4检测人员..........................................................................................