ISO焊缝检测超声衍射时差方法验收等级解读

20世纪70年代中期，英国原子能管理局MAURIC提出了超声衍射时差方法(TOFD)，该方法成为了一种标准的定量方法。TOFD使用一发一收探头对进行检测，主要利用缺欠端点的衍射波信号来测定缺欠的位置及尺寸。TOFD数据的显示是扫查过程中采集的A扫描信号连续拼接而成的，水平轴代表探头移动的距离，垂直轴代表时间(声程)，一般用灰阶表示A扫描信号的幅度。TOFD不但能精确测量缺陷深度，而且也适用于常规的焊缝检查。在很多不同的结构中，包括复杂的几何结构，只要通过合理的设置，TOFD就能得到充分的应用。1ISOTOFD验收标准的变化2011年2月ISO(国际标准化组织)出版了第一版ISO15626:2011《焊缝无损检测-衍射时差技术-验收等级》，2018年7月第二版取消并替代了第一版，进行了技术修订。与先前版本相比，有以下内容进行了修订：①规范性引用文件的变化；②将原先第三部分分成了两个部分，原有章节序号进行了更新；③在6.3.1节中增加了高度确定的测量方法；④在表2,3,4中增加了备注b；⑤在7.4节中将“群不连续时不考虑点状不连续”修订为“群不连续时不考虑点状不连续以及高度小于h1的单个不连续”；⑥在7.4节群不连续中增加一条“如果一个不连续的高度有变化，其最大的局部高度h应按照图6评估”；⑦增加了参考文献；⑧补全了所有图中注的解释。2ISO15626:2018介绍和解读适用范围01ISO15626:2018是一个验收标准，其规定的适用范围是板厚为6~300mm铁素体钢全熔透焊缝TOFD技术的验收等级。标准中规定的验收等级是基于ISO5817:2014《钢,镍,钛及其合金的熔化焊焊缝——缺欠评定组别》的相应焊缝质量等级，并根据ISO10863:2011《焊缝无损检测-超声检测-使用衍射时差技术》进行焊缝检测时发现的不连续的等级分类。不连续的分类02常规焊缝无损检测中，缺欠的分类是：气孔､夹渣､未熔合､未焊透､裂纹和表面缺欠。ISO15626:2018标准中不连续的分类有所不同，不连续分为表面开口不连续和埋藏型不连续。表面开口不连续是连接到近表面(扫查面)或远表面(对面)的不连续。埋藏型不连续是不与表面相连，位于材料内部的不连续。质量等级与验收等级的关系03在ISO15626:2018标准中涉及了焊缝的质量等级､检验等级和验收等级。这几个等级的对应关系可在ISO17635:2016《焊接的无损检测金属材料的一般规则》中查阅相关方法的表格。ISO5817:2014给出了焊缝的质量等级。标准中规定了3个级别的质量等级以适用于不同的焊接结构，分别用B,C,D来表示，B级表示最高的质量要求。ISO10863:2011规定了TOFD检验等级，检验等级的划分决定了检测的可靠性。检验等级分为A级､B级､C级和D级。ISO15626:2018给出了TOFD检测的验收等级。验收等级划分是根据焊缝质量的等级要求，将其分为1级､2级和3级的。ISO焊缝检测标准中TOFD方法涉及的质量等级､检验等级､验收等级如表1所示。长度和高度的定义和确定04ISO15626:2018对不连续的验收基于不连续的定量。不连续的定量包括根据ISO10863:2011检测所得的不连续的长度和高度。长度定义为不连续在x轴方向上投影的距离；高度定义为沿着x轴向的某个位置，不连续在z轴方向上投影的最大值。不连续长度的确定对于不同的不连续类型，ISO15626:2018有不同的测长要求。(1)

细长型直不连续的长度定量细长型直不连续是指在壁厚方向尺寸较小的不连续。因为只有在不连续的两侧端头才能与双曲线光标拟合良好，所以测量时，需将双曲线光标拟合在不连续的两侧端头上，这两侧端头之间的距离才能被认为是不连续的长度。

图1拟合放置弧形光标的长度定量示意(2)细长型弯曲不连续的长度定量细长型弯曲不连续是在壁厚方向有较大尺寸的不连续。不连续的两端是不连续在厚度方向时间延迟的三分之一处，测量时把双曲线光标放在不连续的两端，两端之间的距离才能被认为是不连续的长度。图2细长型弯曲不连续的长度定量示意不连续高度的确定TOFD检测技术使用未检波信号，因此应在未检波的A扫信号上进行不连续的高度测量，需选择同一个信号位置，并且需要考虑相位反转。图34种方法进行时间测量的光标位置示意ISO15626:2018推荐了4种测量方法，检测人员应选择其中一种方法进行测量(见图3，其中1为方法一，2为方法二，3为方法三，4为方法四，5为测量穿越时间的位置)。方法1为测量信号前沿之间的穿越时间；方法2为测量信号第一个波峰之间的穿越时间；方法3为测量信号最大幅度之间的穿越时间；方法4为测量信号第一个零值交点之间的穿越时间。(1)表面开口不连续的高度由直通波与下尖端衍射信号在z轴方向上投影的最大差值决定。图4扫查表面开口不连续高度的定义图4中1为扫查表面，z1为起始深度，2为对侧表面，z2为终止深度，x1为不连续的起点，h为高度z2-z1，x2为不连续的终点，l

为长度x2-x1。(2)对于一个对侧表面开口不连续，不连续的高度由上尖端衍射信号与背面回波在z轴方向上投影的最大差值决定。图5对侧表面开口不连续高度的定义(3)埋藏型不连续的高度由同一x轴向某位置的上端衍射信号与下端衍射信号在z轴方向上投影的最大差值决定。图6埋藏型不连续高度的定义验收等级05ISO15626:2018中列出了3个验收等级。针对检测过程中发现的单个不连续､群不连续和点状不连续，分别进行评定。对不等厚焊缝接头进行检测时，验收等级应基于两块母材中较薄的板厚，对承受动载荷或有开裂倾向的焊缝，应规定更严格的近表面验收等级或应用其他无损检测方法。通用验收条件示意如图7所示(其中，1为对于l

≤

lmax的验收，2为对于l

>lmax的验收，3为拒收，h1为对于任意l

>

lmax的不连续的可接受最大高度，a为高度)。图7通用验收条件示意单个不连续(1)ISO15626:2018中验收等级1的要求当检测到表面开口不连续，分辨率不足以分辨深度时，应使用其他方法或技术来确定可接受性，如果无法使用其他方法或技术，所有的表面开口不连续应被视为不可接受；高度小于h1的不连续不予考虑(适用于表3~4)。(2)ISO15626:2018中验收等级2的要求(3)ISO15626:2018中验收等级3的要求(4)不连续的累计长度对于沿着焊缝12t的长度内，所有高度超过h1的单个不连续的累计长度如下所述。①验收等级1:3.5t，最大150mm；②验收等级2:4.0t，最大200mm；③验收等级3:4.5t，最大250mm。群不连续评定群不连续时应不考虑点状不连续以及高度小于h1的单个不连续。群不连续的评定是基于单个不连续的尺寸以及不连续之间的间距。一个群不连续的长度和尺寸将不可用于其他群不连续的评定。出现下列情况时，一个群不连续可作为单个不连续评估：沿着焊缝长度的两个单个不连续之间的间距小于较长不连续的长度；两个不连续在焊缝厚度方向上的间距小于高度较大不连续的高度。如果一个不连续的高度有变化，其最大的局部高度h应按照图6进行评估。对于一个群不连续，总高度hg定义为单个不连续的高度加上这些不连续之间间距的总和；对于一个群不连续，总长度lg定义为单个不连续的长度加上这些不连续之间间距的总和。群不连续的尺寸示意如图8所示(其中1,2,3代表3个不连续，h为不连续1,2,3的最大高度；l

为不连续1,2,3的最大长度，hg为群不连续的总高度，lg为群不连续的总长度)，图8中的不连续2和3应作为一个不连续，因为其在x方向的间距小于l，且在z方向的间距小于h。不连续1不包含在群不连续中，因为在厚度方向的间距大于h。图8群不连续的尺寸示意点状不连续对于所