《无损检测中低频磁致伸缩超声导波B扫描检测方法-CSTM标准征求意见稿》

ICSXX.XXX.XX

XXX

团体标准

T/CSTMXXXXX-202X

无损检测中低频磁致伸缩超声导波B扫描

检测方法

Non-destructivetesting—B-scantestmethodforlowandmediumfrequency

ultrasonicguidedwavesbasedonmagnetostrictiveeffects)

202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTMXXXXX-2020

无损检测中低频磁致伸缩超声导波B扫描检测方法

1范围

本文件规定了利用中低频磁致伸缩超声导波B扫描检测技术对构件中存在横截面变化的缺陷进行成

像检测方法的要求；

本文件适用于外径大于100mm，壁厚1.4—30mm，温度在0—200℃（高温实验）的金属无缝管、直缝

管以及壁厚为1-30mm的金属板；

本文件未建立评价判据，具体的判据有合同各方协商确定。

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，仅所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/T9445无损检测人员资格鉴定与认证

GB/T5616无损检测应用导则

GB/T28704无损检测磁致伸缩超声导波检测方法

GB/T31211无损检测超声导波检测总则

GB3836.1爆炸性气体环境用电气设备第1部分通用要求（GB3836.1-2010，

IEC60079-0:2007,MOD）

GB/T12604.1无损检测术语超声检测

NB/T470013.3承压设备无损检测超声检测

3术语和定义

GB/T12604.1、GB/T28704和GB/T31211确立的以及下列术语和定义适用于本标准。

3.1中低频磁致伸缩超声导波

基于磁致伸缩原理激励的频率范围在5kHz-300kHz的超声导波。

3.2镜像波

预设检测反方向上结构特征（法兰、焊缝、腐蚀、裂纹等）产生的反射回波。

3.3导波B扫描显示

工件的平面投影显示方式，图像中横坐标表示声程，纵坐标表示沿着探头移动方向的距离。以超声

导波检测金属板为例，导波B扫描显示表示检测区域在X-O-Y平面的投影。以超声导波检测金属管道为例，

导波B扫描显示表示检测区域在管道沿着θ向展开形成θ-O’-Z平面的投影。

1

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图1超声导波在板上的B扫描检测示意图

图2超声导波在管道上的B扫描检测示意图

4方法概要

4.1原理

中低频磁致伸缩超声导波B扫描检测是基于磁致伸缩效应及其逆效应进行激励和接收中低频超声导

波，同时通过垂直于声程方向移动探头从而对构件进行扫查的一种检测方法，其检测方式的坐标如图1

所示。中低频磁致伸缩超声导波B扫描检测在管道中导波模态为T(n,1)，在板中导波模态为SH波。

4.2中低频超声导波检测的特点

基于磁致伸缩原理激励的超声导波具有模态纯净、盲区小等优点，且换能器结构简单，操作方便，

比较合适现场使用。基于磁致伸缩原理可激励频带主要集中在中低频超声导波的频率范围内，主要原因

如下：

a)可有效避免频率过高时在磁致伸缩带上产生洛仑磁力并形成涡流效应，激励的超声导波模态也

较为纯净，且换能效率在该频率范围内最高。

b)激励的频率在中低频范围内，可避免导波在常规压力管道或金属板壁厚方向上的能量分布差值

过大，从而保证被检构件在同一截面上检测灵敏度的一致性。

4.2.1中低频超声导波B扫描检测的特点

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超声导波B扫描检测具有单点激励即可实现构件的长距离检测，全截面100%覆盖，传播距离远等导

波检测的优点外，还具有其特殊的优势：

a)超声导波B扫描检测技术可对管道的焊接支架、不等径三通、仪表接头等同一水平位置处除焊

缝以外的部位进行检测，而上述特殊部位采用轴对称模态导波（如T(0,1)、L(0,2)等）检测

时是盲区。

b)增加了一个纬度的位置信息，可对构件中的缺陷在纵向和横向方向二维定位，缺陷定位更加准

确。

c)B扫描检测结果可采用图像显示，便于数据的解读与分析，降低信号的解读难度；

d)针对管道，B扫描检测可提高管壁上单位面积的声功率密度，检测灵敏度更高。

4.2.2中低频超声导波B扫描检测的缺点

中低频超声导波B扫描检测具有如下几个缺点：

a)中低频超声导波B扫描检测不能获得管道壁厚的确切值，只能测得横截面积变化当量。

b)中低频超声导波B扫描检测只能测得缺陷的纵向和横向位置，不能区分内外表面缺陷。

c)相对超声波检测，中低频超声导波B扫描检测精度不高。

d)相对于轴对称模态（如T(0,1)、L(0,2)等检测，相同频率下，超声导波B扫描检测的检测距

离相对较短。

5安全要求

本章没有列出检测施工时所有的安全要求，使用本标准的用户应在检测前建立安全准则。

检测施工过程中的安全要求至少包括如下要素：

a)在检测施工前，应对施工过程中可能伤害施工人员的各种危险源加以辨识，并对施工人员进行

培训和采取必要的保护措施。

b)施工人员应遵守被检测现场的安全要求，根据检测点的要求穿戴防护工作服和佩戴有关防护设

备。

c)在带材磁化时，如采用强磁体进行磁化操作，应按照操作规范进行操作，并采用必要的保护措

施防止夹伤。

d)若有要求，现场使用的任何设备都应具有防爆功能。

e)在封闭空间内进行操作时，应考虑氧气含量等因素，并采取必要的保护措施。

f)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。

g)在极端环境下进行施工时，如低温、高温等条件下，应考虑人员冻伤、烫手、中暑等因素，并

采取必须要的保护措施。

6检测人员要求

从事超声导波检测的人员必须按GB/T9445的要求或者有关主管部门的规定取得相应无损检测人员

资格鉴定机构颁发或认可的超声导波检测等级资格证书，从事相应资格等级规定的检测工作。

检测人员应经过培训，熟悉仪器的性能，可以独立操作、数据分析和签发报告。且应该掌握被检工

件的材质、工作环境和状态、缺陷可能产生的部位等知识，能根据检测到的波形进行综合判定。

7检测工艺文件

3

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7.1检测工艺规程

从事检测的工作人员应按照本标准的要求制定通用检测工艺规程，其内容至少应包括如下要素：

a)适用范围；

b)引用标准、法规；

c)检测、安装施工人员资格；

d)检测设备：超声导波检测仪、电缆线、B扫描探头、数据采集和分析软件等；

e)被检测工件的信息：尺寸、材质、结构特征与运行参数等，部分信息可采用图形表示；

f)检测过程和检测数据分析报告；

g)检测结果的评定；

h)检测记录、报告和资料存档；

i)工艺规程的编制、审核和批准人员；

j)编制日期。

7.2操作指导书或工艺卡

应按9.2执行

8检测设备

8.1检测仪器

检测用的超声导波检测仪应满足如下要求：

a)工作扫频范围为20-200kHz，分辨率不小于1kHz。

b)激励波形最大电压：≥250V。

c)脉冲重复频率：可达20Hz。

d)最大增益：≥60dB。

e)采集模式：单发单收和脉冲回波可选。

f)具有方向控制功能，具备识别镜像波功能。

g)仪器能满足检测现场温度与湿度条件，温度-15~+40℃，湿度10~80%rel.hum。

h)仪器具有编码器接口。

8.2B扫描探头

检测用的中低频磁致伸缩超声导波B扫描探头应满足如下要求：

a)可适配金属板或管道，其中管道最小可适配直径：Ф100mm。

b)常规探头工作温度：-25~60℃，高温探头工作温度最高可达200℃。

c)带编码装置，可记录B扫描探头在被检测工件上的相对横向位置。

d)带工作状态指示灯功能。

8.3检测信号采集与分析软件

磁致伸缩超声导波B扫描检测的检测软件应至少包含以下功能：

a)频散曲线的计算；

b)信号采集；

c)信号存储；

d)信号分析；

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e)可绘制B扫描图像；

f)可绘制A扫描曲线；

g)距离幅值曲线绘制；

h)信号回放；

i)信号定位。

8.4试件

8.4.1校准试件

校准试样用于检测设备灵敏度、检测距离、绘制DAC曲线及各种功能的校准。校准试样应选用压力

管道常用的裸直无缝钢管制作，材质为Q235，应具有3%、6%和9%截面损失率的横向环形切槽各一个，切

槽的宽度在0.5mm～2mm的范围内，深度方向的公差不大于±0.2mm。校准试样的长度、厚度和切槽位置

的要求如表1所示。

表1校准试样的要求

横向环行切槽的位置（距试样左端）

管道规格

m

序号

外径D厚度T长度L

3%6%9%

mmmmm

150＞D≥10≥2≥1871217

2150＞D≥50≥4≥2491623

31000≥D≥150≥10≥34122232

8.4.2对比试件

对比试件用于对被检构件上缺陷横截面损失比当量进行评定。对比试件应采用与被检构件材料性能

及几何形状相同或相近的材料制作，试件表面使用相同或相近的包覆层材料进行包覆，试件的长度至少

为检测构件的1.2倍。

除合同有关各方另有约定之外，应按如下要求加工对比试样：

在对比试件上至少3个部位外表面分别加工出多个直径与壁厚相同、深度为壁厚40%的120度锥孔；

每处锥孔的数量按照横截面损失比的9%进行计算，锥孔在环向间距应均匀分布；当对比试件壁厚大于3mm

时，深度公差为±0.2mm，当对比试件壁厚小于3mm时，深度公差为±0.05mm；试件两端的锥孔距试件端

部至少1m。

8.5检测系统的维护和校准

应制定书面规程，对检测设备进行周期性维护和检查，以保证仪器功能。

在现场进行检测工作之前，应在实验室内选择相应规格的校准试件对检测主机进行校准。

在现场进行检测工作时，如怀疑设备的检测结果，应对设备进行功能检查和调整，并对每次维护结

果进行记录。

9检测准备

9.1资料审查

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资料审查应包括下列内容：

a)被检构件制造文件资料：产品合格证、设计资料、竣工图、质量证明文件等，重点了解其类型、

结构特征和材质特性。

b)被检构件运行记录资料：运行参数、工作环境、载荷变化情况以及工作中出现的异常情况等。

c)被检构件检验资料：历次检验和检测报告。

d)被检构件其他资料：维护、保养、修理和改造的文件资料等。

9.2操作作业指导书和工艺卡的编制

在检测系统安装施工前，应准备好书面的检测作业指导书。编制检测系统实施方案，应符合GB/T

5616的要求。检测系统实施方案应包含以下内容：

a)被检构件的基本信息及历史运行、检验的情况；

b)检测点的布置位置与分布情况，需要时可绘制示意图；

c)B扫描探头的频率组合及检测策略；

d)应明确B扫描探头安装施工前用户所做相应的配合工作；

e)检测系统的使用说明。

在检测工作之前，应编写检测系统工艺卡，具体格式及内容参考规范性附录A。

9.3距离-波幅曲线的绘制

应根据被检构件的材料、规格及几何特征，在实验室内选择相应符合8.5.2规定的对比试件绘制

距离-波幅曲线。该曲线由记录线、评定线和判废线组成。记录线由3%横截面损失比的人工缺陷反射波

幅直接绘制而成，评定线由6%横截面损失比的人工缺陷反射波幅直接绘制而成，判废线由9%横截面损失

比的人工缺陷反射波幅直接绘制而成。记录线以下（包括记录线）为Ⅰ区，记录线与评定线（包括评定

线）之间为Ⅱ区，评定线与判废线之间为Ⅲ区，判废线及其以上区域为Ⅳ区，如图4所示。

Ⅳ区

Ⅲ区

记录线评定线判废线

Ⅱ区

Ⅰ区

背景噪声

图3距离幅值曲线示意图

9.4被检构件表面处理

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在安装探头位置需要对被检构件进行处理，包括：

a)在安装探头位置要将保温层、防腐层等去除，到露出母材为止，宽度大于25cm。

b)将被检构件表面的灰尘、铁锈以及凹凸不平清理干净。

c)如果被检构件表面只有一层防腐油漆，则可不必将油漆去除，只要将被检测工件表面的凸起去

除即可。

d)对于埋地管道，应严格按照检测作业指导书中所指示的检测点位置进行开挖，使管道露出，并

且保证管道没有被液体淹没，以便检测。开挖段深度距离管道下部不得小于30cm，开挖段管

道外侧宽度应大于50cm，长度应大于1m。

9.5探头的安装

探头的安装应满足如下要求：

a)按照确定的检测方案在被检构件上确定探头安装的具体位置，安装点选取的原则请参9.6。

b)截取磁致伸缩带材，截取长度根据被检构件确定。

c)对磁致伸缩带进行磁化。

d)根据被检构件的外表面温度及表面状况，在磁致伸缩带与被检构件之间添加合适的耦合材料，

使磁致伸缩带与被检构件表面达到良好的声波耦合状态。

e)根据制造商提供的B扫描探头的安装说明，安装B扫描探头至被检构件上。

9.6探头布置位置的选取

探头布置位置的选取应该按照以下原则进行：

a)探头布置位置的选取，参照被检构件几何特征和其它状况对检测性能的影响。

b)探头布置位置应该选择尽量靠近被检构件易腐蚀区域，同时尽量避免腐蚀区域在检测盲区内。

c)应找出所有可能影响检测的障碍和可能出现的噪声源，如内部或者外部附件的电磁干扰、机械

振动和流体流动等；选择检测点尽可能排除这些噪声源。

10检测

10.1检测方式

磁致伸缩超声导波B扫描检测采用水平剪切波对管道和板等被检构件进行扫查检测。

10.2检测频率

先得到被检测构件的频散曲线，结合导波在被检构件截面上的波结构，然后根据频散曲线和波结构

选择合适的导波模态和检测频率。不同频率的导波对各类损伤有不同的灵敏度，检测过程中宜采用多种

频率扫查或扫频。

10.3检测覆盖范围

检测覆盖率不仅与管道规格、材质、几何特征、腐蚀严重程度及外包覆层均关，而且还与导波检测

频率有关。

a)由于超声导波B扫检测采用局部加载的方式激励导波，会随着传播距离发生扩散，因此在检测

前，应根据管道规格和导波检测频率确定检测覆盖率的最大检测距离，详见附录2。

b)采用最远焊缝信号法，即利用导波仪能发现的最远特征定为导波结束端信号，以此确定导波有

效检测距离。

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c)如果检测穿过弯头，则要求有效检测范围控制在2个弯头之内。

10.4检测仪器调试

检测仪器的调试包括下列步骤：

a)将B扫描探头、超声导波检测仪主机和计算机连接。

b)打开仪器开关通电，并按仪器制造商规定的时间预热，使仪器达到稳定工作状态。

c)按照被检构件的具体情况和检测方案确定仪器的工作参数。

d)对被检构件进行超声导波检测，观察检测信号中构件的端头、接头、焊缝、外部支撑等部位产

生的超声导波反射信号，测量被检构件超声导波传播的波速。

e)根据被检构件设定合适的扫查步长，但不得超过B扫描探头激励导波的横向长度。

f)进一步调节仪器工作参数，使仪器处于良好的工作状态。

10.5数据记录

磁致伸缩超声导波B扫描检测的数据采集包括下列步骤：

a)将B扫描探头在管道上的初始位置进行标记，必要时可进行拍照处理；

b)采用调节好的仪器，根据仪器制造商提供的操作说明对被检构件实施检测。

c)观察和记录B扫描探头移动到每个位置出现的超声导波反射回波信号。

11检测信号分析和评定

11.1概述

磁致伸缩超声导波B扫描检测结果可首先通过分析B扫描成像图确定缺陷的数量和位置，再通过

A扫描距离幅值曲线分析对缺陷进行判定和分级。

11.2信号分析

11.2.1B扫描成像检测信号的分析

B扫描检测方法相对A扫描检测增加了一个纬度的位置信息，其检测信号的分析至少包含如下内

容：

a)根据检测到的超声导波反射回波信号绘制B扫描成像图；

b)对导波B扫描信号进行被检构件特征的定性分析，判断这些信号是否由被检构件的端头、接头、

焊缝、外部支撑等部位产生的，如果确定即可排除。表1列举了管道采用B扫描检测时，部

分管道特征的定性分析。

c)对于被检件上无明显几何形状变化部位的超声导波回波信号，排除镜像波、往复反射波及噪声

等干扰信号后，即可确定为材料损失缺陷引起的超声导波回波信号；对于同一声程位置含有多

个反射回波，可先确定该位置处疑似缺陷的数量，其次记录缺陷的二维位置信息并在被检构件

上加以标识，然后进行检测结果评价和处理。

d)对于焊缝、法兰等全周向特征，可根据反射回波幅值管道周向上的一致性判断缺陷。

表2导波B扫描信号图管道特征的定性分析

类别B扫描成像特点典型特征结构

同一声程位置处，反射回波在管道周向上连续且幅焊缝、法兰等

全周向特征

值较为一致；

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同一声程位置处，反射回波在管道周向上均匀对称对称性焊接支撑架等

对称性周向特征

分布；

同一声程位置处，反射回波在管道周向上零星分布腐蚀缺陷、单一焊接支

单一周向特征

或无规律分布；架、仪表三通等

图4某管道周向扫查时的导波B扫描成像图

11.2.2管道结构特征信号的标注

结合管道的结构特征，将管道的结构特征引起的回波信号在B扫描图及该横向位置的A扫图中标

注出。标注特征应包含特征的导波回波幅值、纵向和横向的位置等信息。

11.3干扰信号的排除

11.3.1分析对象

根据B扫描图及A扫图排除由被检构件的端头、接头、焊缝、外部支撑等固有特征部位产生的超声导

波反射信号，其余超声导波反射信号均为分析对象。

11.3.2镜像波分析

镜像波是近场区较为常见的干扰信号，一般是由于导波传播方向控制不充分引起的，应在信号分析

过程中予以排除，其判断的原则包含如下几个要素：

a)镜像波与真实的回波相对以检测探头为中心镜像分布；

b)一般情况下，镜像波的幅值比真实的回波小；

c)在B扫描检测时，镜像波在横向上分布情况与真实的回波相同；

11.3.3往复反射波分析

往复反射波是超声导波在被检构件上两个大结构特征或者一个较长大结构的起止位置中往复反射

形成的，通常回波幅值较小，在信号分析应结合被检构件的结构特征进行排除。

11.3.4噪声分析

超声导波信号中的噪声一般分为相干噪声和非相干噪声（也叫随机噪声或环境噪声），应在信号予

以分析并排除。

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11.4分析结果处理

11.4.1概述

磁致伸缩超声导波B扫描检测给出的是判定缺陷类型和缺陷当量，由于实际的腐蚀、机械损伤等

金属缺失过程复杂且多变，导致检测结果显示的缺陷当量与其真实缺陷会存在一定的差异，因此缺陷判

定和处理方法需要根据实际具体情况由用户和检测人员协商确定。本标准给出了推荐的缺陷处理办法。

11.4.2缺陷信号的分级

根据上述分析结果和判定的依据，对结果进行处理：

对非结构特征的反射回波信号进行判断与标注。应首先排除反向波及其噪声信号。

将超声导波检测发现的缺陷信号与距离-幅值曲线进行比对分级，反射波幅在Ⅰ区的为Ⅰ级，反射

波幅在Ⅱ区和Ⅲ区的为Ⅱ级，反射波幅在Ⅳ区的为Ⅲ级。对不同等级的信号，进行分级处理。

表3超声导波缺陷信号等级及其处理表

回波信号强度等级数值范围处理意见

Ⅰ级3%线以下记录在案

Ⅱ级3%线~9%线记录在案，复验由检验员决定

Ⅲ级9%线以上记录在案，采用其他无损检测方法复验

11.4.3缺陷信号复验办法

对于需要复验的检测位置，需马上报告给用户，并结合其他技术手段进行复检，进一步确定缺陷危

害程度。需要采用以下办法进行复检：

a)首先，采用目测和小锤敲击的方法进行目视检测，用以分辨是位于外表面或内部的缺陷。

b)对于外表面缺陷可采用深度尺直接测量缺陷的深度。

c)对于被检构件的内表面缺陷，应采用双晶直探头进行超声检测测量，以更精确地测量缺陷的深

度，超声检测方法按NB/T47013.3执行。

d)必要时，经用户同意，也可采用解剖抽查的方式进行验证。

11.5缺陷的标识

对确认缺陷的纵向、横向位置以及尺寸进行记录，必要时可以使用示意图、照片等记录形式。

12检测记录与报告

12.1检测记录

应按检测工艺规程的要求记录检测数据和有关信息，除此之外，还应至少包括检测报告中的内容；

所有记录的保存应符合有关法规、标准和（或）合同的要求。

12.2检测报告

检测报告的内容应当根据检测要求制定，应至少包含以下内容：

a)项目概况；

b)委托检测单位、检验报告编号、签发报告日期；

c)检测管道规格和工艺参数，检测点网路布置图；

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d)检测主机型号、探头型号及其中心频率；

e)检测仪器及其探头的校准结果，包括样管尺寸图及其校准波形图；

f)检测仪器工作参数设置；

g)检测软件名及数据文件名；

h)检测结果分析及分级结果及数据图；

i)检测结论；

j)检测人员、报告编写人和审核人签字及资格证书编号；

k)检测日期。

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附录A

（资料性附录）

检测报告示例

表A磁致伸缩超声导波B扫描描检测报告

委托单位

检测单位

仪器型号执行标准

构件名称

构件编号构件规格

表面状况外涂覆层类别构件材质

内部介质工作环境使用年限

检测频率传感器规格

检测软件名称检测数据文件名

仪器参数设置

校准试件规格校准试件材料

校准结果

对比试件示意图

对比试件距离-波幅曲线

被检件结构示意图

检测结果B-Scan图、A-Scan图及距离幅值曲线分析图

特征列表

编号特征位置特征类型信号幅值信号分级

结论

检测人员检测日期

报告人员报告日期

审核人员资格证书及编号

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附录B

（资料性附录）

表B中低频磁致伸缩超声导波B扫描检测最大距离推荐表

单位：米

频率(kHz)

648096112128144160180200

管道直径

DN1000.20.30.40.50.50.60.70.80.8

DN1250.30.40.50.60.90.911.21.2

DN1500.50.50.80.91.11.21.41.61.8

DN20011.31.51.61.81.92.12.42.6

DN2501.31.61.81.92.22.42.62.93.3

DN3001.51.71.92.12.42.733.53.9

DN3501.822.22.42.83.23.74.24.9

DN4002.533.33.74.24.85.66.57

DN45033.74.24.65.56.16.36.67.3

DN5003.54.44.95.25.76.36.677.6

DN60044.755.35.86.46.