2024圆钢相控阵超声检测方法

圆钢相控阵超声检测方法II目 次前 言 II范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1检测要求 2对比试样 3声束有效宽度测量 8检测设备 3检测条件 错误！未定义书签。设备调校、复验和检测 910判定 1111检测记录和报告 11PAGEPAGE10圆钢相控阵超声检测方法范围本文件适用于直径8mm～400mm圆钢的相控阵超声自动或半自动检测。手动检测以及其他规格的圆钢相控阵超声自动或半自动检测可参照本文件执行。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T9445无损检测通用术语和定义GB/T32563无损检测超声检测相控阵超声检测方法\hGB/T42399.11部分：仪器\hGB/T42399.22部分：探头NB/T47013.1515部分：相控阵超声检测YB/T145钢管探伤对比试样人工缺陷尺寸测量方法YB/T4082钢管、钢棒自动超声检测系统综合性能测试方法术语和定义3.1

GB/T12604.1、GB/T20737、GB/T32563和NB/T47013.15界定的以及下列术语和定义适用于本文自动检测automatictesting利用机电设备实现一个或多个超声相控阵探头在产品表面执行适当的相对运动扫查，并通过检测仪设定的警报阈值对缺陷回波进行自动评定。3.2半自动检测semi-automatictesting由检测人员操控机电装置或设备实现一个或多个超声相控阵探头在产品表面执行适当的相对运动扫查，并通过检测仪设定的警报阈值对缺陷回波进行评定。3.3手动检测manualtesting3.4相控阵图像phasedarrayimage相控阵超声采集数据的不同显示形式。注：常见模式有A-显示、B-显示、C-显示、D-显示等。3.5相控阵信号phasedarraysignal需评定的相控阵图像或波形。3.6仪器重复频率instrumentrepetitionfrequency相控阵仪器激发和接收超声信号的频率。注：仪器重复频率受到声波在扫描范围内往复传输时间和数字系统处理时间限制，且避免幻象信号的产生。3.7扫描声束重复频率scanningbeamrepetitionfrequency扫查位置/角度声束激发和接收超声信号的频率。注：扫描声束重复频率计算方法见公式（1）。�𝑟�

=�

(1)式中：ep——扫描声束重复频率，单位为赫兹（H；eff——仪器重复频率，单位为赫兹（Hz；N——相控阵每个合成波形的扫描线数。3.8声束轴向等效宽度equivalentaxialwidthofsoundbeam等效在圆钢表面沿轴向移动距离的声束宽度。3.9声束周向等效宽度equivalentcircumferentialwidthofsoundbeam等效在圆钢表面沿周向移动距离的声束宽度。通用要求除非在供需双方协议中另有约定，检测应在圆钢主要生产工序（轧制、热处理、冷热加工和矫直等）完成之后进行。被检圆钢表面应平整、光滑，没有影响检测的松散氧化皮、油污和其他污物；被检圆钢的内部组织不应在检测时产生影响检测的干扰回波。检测可采用液膜接触技术、局部或全液浸技术。液膜接触技术可采用水、油、油脂或浆糊作为耦检测环境应避开强光、强电磁场、强振动、腐蚀性气体、严重粉尘等影响超声检测仪稳定工作和检测人员可靠观察的因素。GB/T9445610%声束等效宽度的交叠。检测设备检测仪器42399.1进行性能测试与验证，周期宜为12个月。自动检测时，仪器通道数应不小于16/64。探头1MHz～10MHz，相控阵探头的宽度（非主动轴尺寸）6mm～25mm。0.5～1.56mm～25mm64。GB/T42399.212个月。检测主机（或直线（或直线机械传动装置及其他辅助装置检测系统检测系统应满足以下要求：通道（声束）9dB；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，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；2dB；检测系统应能同步记录检测数据和相控阵探头扫查位置。自动检测系统的综合性能，如信噪比、周向灵敏度差、漏报率、误报率、端部盲区和稳定性等YB/T408212在检测过程中，应对检测数据进行实时记录。发现缺欠时，宜输出声光报警信号。对比试样材料（声学衰减差别宜在±4dB以内材料内部不应存在影响设备校验的缺陷。直径、长度和平直度自动和半自动检测对比试样的直径应在被检工件直径±15人工缺陷类型人工缺陷类型有横孔、平底孔、竖孔和表面纵向刻槽。内部横孔用于调校径向纵波的检测灵敏度、DACDAC和周向扫描灵敏度的数量和位置1140mm、1112mm～6mm，并/12mm～6mm1。横孔平底孔和竖孔标引序号说明：S——近表面横孔中心到圆钢表面距离；D——圆钢直径；——竖孔深度。图1人工缺陷位置示意图在对比试样中部的不同区域分别至少制作各一个规定深度的纵波检测横孔和一个横波检测近2图2横孔位置示意图尺寸和等级人工缺陷中的平底孔和竖孔直径宜为2mm1注：对比试样上人工缺陷的尺寸不应解释为可以检测到的最小自然缺陷尺寸。表1人工缺陷尺寸和等级单位为毫米等级人工缺陷尺寸横孔直径（d）直径允许偏差横孔长度a（l）10.36.420.515％d或±0.05，两者取较小值6.430.512.741.225.452.0±0.1025.462.625.4注：对比试样上人工缺陷的尺寸不应解释为可以检测到的最小自然缺陷尺寸。a横孔长度允许偏差为±0.20。制作与测量人工缺陷可采用机械或电火花等加工方法制作，其尺寸和精度应满足表1要求。人工缺陷在制作阶段进行尺寸测量，测量方法应按照YB/T145或其他标准规定的方法进行。对比试样测试合格，应出具合格证书或测试证书。检测方法检测波型3。标引序号说明：1——圆钢切面；2——横波声束入射；3——声束偏转。图3横波双周向偏转检测示意图检测方式150mm/s动、半自动检测的扫查速度应不大于最大扫查速度x，同时应满足耦合效果和数据采集的要求。最大扫查速度计算方法见公式（2）：��� =𝑃�∙△�····················································���×�式中：Vmax——最大扫查速度，mm/s;N——设置的信号平均次数；M——设置的电子扫描串行声线数量；△X——设置的扫查步进值，不大于扫查方向声束等效宽度的一半，mm；PRF——脉冲重复频率，Hz，按公式（3）定义为：𝑃�＜�/2�·······················································(3)式中：c——声速，mm/s；S——最大检测声程，mm。电子扫描和机械扫查方式轴向电子扫描ba采用轴向电子扫描方式时，相控阵探头相对于圆钢做圆周扫查，并沿轴向移动，形成螺旋线ba标引符号说明：ab——螺距大小。图4轴向电子扫描机械扫查图8应采用轴向线阵相控阵探头（5）100mm100mm凹面一维线阵 b)平面一维线阵图5一维线阵相控阵探头（轴向电子扫描）横波检测时，相控阵探头应在非主动孔径方向具有合适的自然入射角或偏心距（水浸法）。周向电子扫描采用周向电子扫描方式时，相控阵探头相对于圆钢做直线移动或圆钢直线通过相控阵探头阵列进行扫查（6）。声束沿周向电子扫描，形成对圆钢圆柱表面的全面覆盖扫查。 a）? b)?图6周向电子扫描机械扫查图8应使用周向线阵（凹面线阵）相控阵探头。宜使用多个凹面线阵相控阵探头首尾重复覆盖至少一个声束孔径，围成一个环绕圆钢的整圆（7）。图7凹面线阵相控阵探头（周向电子扫描）横波检测时，声束应具有折射横波合适的周向偏转角（液浸法）。声束有效宽度测量测量条件应按照人工缺陷要求（见6.3），对相应的声束有效宽度进行测量，从不同深度人工缺陷中测量的声束有效宽度，应以最小的声束的一半宽度值来设置电子扫描步距。纵波声束宽度测量轴向声束宽度测量：将相控阵探头置于某一深度平底孔正上方，使探头沿轴向方向在试块的804040周向声束宽度测量：将相控阵探头置于某一深度平底孔或横孔的正上方，使探头沿周向方向804040横波声束宽度测量φ2竖孔对横波轴向声束宽度进行测量。测量方法如下：φ280%高度。将探头沿轴向向前移动，信号幅度4040周向声束宽度测量：将探头声束指向近表面横孔位置，使探头在圆钢表面前后左右移动，当80%高度。将探头沿周向方向前后移动。4040调校和复验设备准备检测仪器在调试前应预先通电、预热，以确保仪器使用过程中性能稳定。在每次检测周期开始，对设备进行校验时，设备应能清晰识别出人工缺陷的反射信号，该信号用于设置检测缺陷的触发阈值。系统调校首次使用的仪器型号，探头规格型号，被检工件规格和声束孔径、角度、聚焦、声程范围等设非参考系统应设置足够高的脉冲重复频率，且避免产生幻象波。30mm。当周向电子扫描方式为横波检测时，非参考系统应设置电子扫描声束的声束偏转角，否则偏转角度应为零。非参考系统电子扫描声束应设置声束聚焦。非参考系统应设置扫描声程范围（包含圆钢被检测区域）。8周向电子扫描方式非参考系统应设置电子扫描步进不大于声束周向等效宽度；周向电子扫描方式应使用多个周向凹面阵列探头，且至少重复覆盖声束主动孔径宽度，组成完整的圆周覆盖。周向电子扫描方式的棒材轴向送进速度应符合公式(4)的规定。V�𝑚�

≤�X×F���×103(m/s) (4)3×��式中：�——声束轴向等效宽度（m；��——仪器设置的脉冲重复频率（H；��——每个探头串行扫描声束的数量。轴向电子扫描方式非参考系统应设置电子扫描步进不大于声束轴向等效宽度。轴向电子扫描方式的棒材周向扫描的表面线速度应符合公式(5)的规定。V�𝑚�

≤W�×F���×103(m/s) (5)3×��式中：�——声束周向等效宽度（m；��——仪器设置的脉冲重复频率（z；��——每个探头的串行扫描声束的数量。轴向电子扫描方式的棒材螺旋扫查螺距应符合公式(6)的规定。D𝑚�≤WP+�X−��×��� (6)式中：�——探头阵列长度（m；�——声束轴向等效宽度（；��——声束孔径阵元数；p——探头阵元间距（m。DAC3DACDAC注：在大于3倍近场区情况下，可采用计算法确定纵波检测灵敏度。80dB4dB～6dB。系统复验和检测检测开始前应在正常生产速度下，使用与生产检验规格相同、钢级相同的对比试样校验检测设8dB，检测设备校验合格后方可进行检测。在选定的检测速度下，在检测圆钢相同规格的对比试样时，设备应能连续运行，且至少应通过3在同一规格圆钢连续生产检验期间，应利用对比试样对检测设备进行定时校验，校验时间间隔4h。如果校验结果符合要求可继续检测，否则应按上述要求重新对设备进行校验，并对上次设备校验后的圆钢重新检测。当更换规格时应按上述要求对设备进行重新校验。判定在检测过程中，缺陷反射波高大于或等于对应等级人工缺陷波高则判定为可疑品。（或手工检测确认不合格的），应判为不合格品。检测记录和报告检测记录检测记录应至少包含以下信息：仪器重复频率和扫描声束重复频率；相控阵探头数量和类型，包括频率（中心频率和带宽）、阵元数量、阵元尺寸（长和宽）、排列方向