CSTM-无损检测 中低频磁致伸缩超声导波B扫描检测方法编制说明

《无损检测中低频磁致伸缩超声导波B扫描检测方法》团体标准编制说明一、工作简况1.任务来源本标准经中国材料与试验团体标准委员会（以下简称：CSTM标准委员会）无损检测技术及设备领域委员会审查，CSTM标准委员会批准《无损检测中低频磁致伸缩超声导波B扫描检测方法》立项，标准项目归口管理委员会为CSTM/FC94无损检测技术及设备领域委员会，标准计划编号为CSTMLX940000422-2020，由中国特种设备检测研究院牵头承担《无损检测中低频磁致伸缩超声导波B扫描检测方法》团体标准的制定工作。2.标准制定的背景和目的超声导波无损检测技术是一种长距离、大范围结构“体检式”快速扫查技术，其单点激励、横截面全覆盖、衰减小的特点，是管道、板等大范围结构件缺陷检测的一种有效技术手段。随着该项技术的推广和普及，超声导波技术逐渐被各特检系统及其检测机构所应用，并形成了一定的检测规范。轴对称模态的超声导波在管道上具有良好的频散特性和可激励性，故目前国内外大多数超声导波无损检测技术的应用研究和成熟的商业应用都是基于轴对称模态如T(0,1)、L(0,2)展开的，但是在实际应用还存在一些不足。例如，现有的超声导波检测技术只可以通过A扫信号对缺陷在管道的轴向上进行定位，但无法实现周向定位，也无法分辨管道周向上有几个缺陷。其次，目前超声导波技术对缺陷大小的描述是相对管道的横截面损失比，即管道直径越大，超声导波最小可检测的缺陷尺寸就越大。存在着有些大直径管道已经发生穿孔腐蚀缺陷但还没有达到超声导波检测最小灵敏度的风险，因此对于大直径管道采用传统的超声导波检测没有实际的检测意义。第三，现有的超声导波检测方法无法发现管道上焊接支架、不等径三通等部位的缺陷，存在着检测盲区。针对当前轴对称模态超声导波无损检测技术应用在管道或板上存在的问题，本标准提出了一种可应用在金属管道和板上的基于磁致伸缩式超声导波C扫检测技术，该标准所述的检测方法不仅可以对缺陷进行周向定位，而且可以对回波进行二维分析，便于波形分析与解读。且本标准中导波检测方法为固定式的检测灵敏度，在大直径管道、板和螺旋航管上具有较高的缺陷检测灵敏度，并且可以较少焊接支架、不等径三通等特定部位的检测盲区，与现有轴对称模态超声导波检测方法进行互补，可帮助使用者提高缺陷的检出率。3.工作主要过程按照中国材料与试验团体标准委员会标准制修订程序的要求，《无损检测超声导波中低频磁致伸缩超声导波B扫检测方法》团体标准的编制完成了以下工作：（1）起草阶段：CSTM/FC94无损检测技术及设备领域委员会成立之后，积极开展各项标准制定工作，为保证后续标准的规范性，针对《无损检测超声导波中低频磁致伸缩超声导波B扫检测方法》组建成立了标准起草工作组，确定了标准编写原则和分工，提出标准编制进度安排。（2）征求意见阶段：本标准根据标准编制安排进行公开征求意见，共修改了4处，分别为：更改标准标题名称《无损检测磁致伸缩超声导波B扫检测方法》为《无损检测中低频磁致伸缩超声导波B扫描检测方法》；添加了术语与定义“中低频磁致伸缩超声导波”；增加了10.2.1节中B扫描成像检测信号的分析方法及其示意图；修改了8.5.1节校准样件；同时在制定本标准过程中，增加了补充了试验数据。4.主要参加单位及工作组成员主要参加单位包括：浙江大学、杭州浙达精益机电技术股份有限公司、中国特种设备检测研究院、浙江省特种设备科学研究院、北京工业大学、中石化长输油气管道检测有限公司工作组成员包括：吕福在、唐志峰、陈会明、郑阳、沈功田、叶宇峰、张鹏飞、吕炎、韩烨、骆苏军、罗福兴、王峰淮二、标准化对象简要情况及制修订标准的原则1.标准化对象简要情况本标准为旨在规范本领域内各标准的制修订和发布。2.制修订标准的原则（1）制修订标准的依据或理由依据中国材料与试验团体标准制修订管理细则、中关村材料试验联盟团体标准管理办法（试行）制定本标准，规范本领域内各标准的制修订和发布。（2）制修订标准的原则本标准编制遵循经济社会发展需求原则、技术先进和经济合理原则、适应贸易全球化需求原则、维护公众利益原则、协商一致原则、广泛参与和公开透明原则。本标准在结构编写和内容编排等方面依据GB/T1.1—2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》进行编写。三、采用国际标准和国外先进标准的情况目前国内外针对超声导波无损检测技术的标准主要有如下几个：1.BS9690-2:2011Non-destructivetesting.Guidedwavetesting.Basicrequirementsforguidedwavetestingofpipes,pipelinesandstructuraltubulars；2.BS9690-1:2011Non-destructivetesting.Guidedwavetesting.Generalguidanceandprinciples；3.ISO182111:2016Non-destructivetesting--Long-rangeinspectionofabove-groundpipelinesandplantpipingusingguidedwavetestingwithaxialpropagation；4.ASTME2775-16Standardpracticeforguidedwavetestingofabovegroundsteelpipeworkusingpiezoelectriceffecttransduction；5.ASTME2929-18StandardPracticeforGuidedWaveTestingofAboveGroundSteelPipingwithMagnetostrictiveTransduction5.NACE–SP0313-2013GuidedWaveTechnologyforPipingApplications；6.ASME–ARTICLE18GuidedWaveExaminationMethodforPiping；7.TUVCERTIFICATIONGULGuidedWaveTestingProcedurecertifiedunderENstandard14748；8.GB/T31211-2014无损检测超声导波检测总则9.GB/T28704-2012无损检测磁致伸缩超声导波检测方法10.SY/T1184–2009钢制管道超声导波检测技术规范上述标准基本都是针对采用超声导波A扫检测技术进行检测的方法，而ASTME2775-16和ASTME2929-18中提到的超声导波B扫检测只是在简单涉及，难以标准化统一。目前国内暂未有任何有关磁致伸缩超声导波B扫检测方法的相关标准。四、标准主要内容本标准主要包括：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；本标准适用于管道外径大于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；本标准未建立评价判据，具体的判据有合同各方协商确定。五、主要试验（或验证）结果的分析、综述报告、技术经济论证，预期的经济效果等本标准中的超声导波检测方法相对于轴对称A扫检测方法，不仅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水平和垂直方向二维定位，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。以实际检测案例为例，将中低频磁致伸缩超声导波B扫检测方法应用在输电线路的钢管杆检测时，具有明显的技术优势，不仅解决了钢管杆纵向焊缝、焊接爬梯支架、部分焊接点的影响，而且大大提高了大直径被检构件的检测灵敏度。图1为现场实验用在役输电线路钢管杆结构示意图及超声导波B扫检测方法示意图。图1现场实验用在役输电线路钢管杆结构示意图本实验所选用输电线路钢管杆为多节圆筒形钢管杆，扫查位置直径为1200mm，被检构件壁厚为18mm，材质为Q235，外表面为镀锌加防锈漆。由图可知，超声导波B扫检测探头沿着钢管杆扫查360度，导波声束也沿着钢管杆扫查一圈，实现了钢管杆两个法兰之间的全覆盖检测。图2所示为实验用在役钢管杆的中低频磁致伸缩超声导波B扫检测的结果，其检测结果包含B扫图及A扫图。由图中可知，各钢管杆的环焊缝特征明显，腐蚀区域集中在两个环焊缝中间，呈草状波分布，且缺陷信噪比较高。在距离检测点负向0.7至1.2米处，钢管杆的西北323°方向，存在密集型内腐蚀坑的异常回波信号。经相控阵超声复检可得，腐蚀坑分布区域的尺寸为50cm*30cm，其中局部内腐蚀坑的最大腐蚀深度超过壁厚18%。该实际现场实验验证了中低频磁致伸缩超声导波B扫检测方法在大直径、含有多种焊接特征（如环焊缝、纵向焊缝、焊接支架）复杂构件的适用性及可行性，具有推广和应用价值。图2实验用在役钢管杆的超声导波B扫检测结果六、与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系本标准在《GB/T31211-2014无损检测超声导波检测总则》及《GB/T28704-2012无损检测磁致伸缩超声导波检测方法》基础上，补充的一种超声导波检测方法，与两种现有的强制性标准是互补关系。七、对征求意见及重大分歧意见的处理经过和依据该标准的编制过程中，无重大分歧意见。八、标准水平建议，预期的社会经济效果。本标准制定后，可为市场提供一种基于磁致伸缩超声导波C扫检测方法，该检测方法可以应用在大直径管道、金属板、螺旋焊管的检测，同时也可在不等径三通、仪表接头、焊接支架等特点部位进行检测，而这些场合采用原来的轴对称超声导波检测方法效果不佳。而且本标准制定的导波B扫成像检测