《钛合金锻坯 缺陷检测 相控阵超声水浸检测方法》

示例1：

ICSXX.XXX.XX

CCSXXXX

团体标准

T/CSTMLX980701312—2023

钛合金锻坯缺陷检测相控阵超声

水浸检测

Phasedarrayultrasonictestingfordefectdetectionoftitaniumalloy

forgingblanks

（征求意见稿）

202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTMLX980701312—2023

钛合金锻坯缺陷检测相控阵超声水浸检测

1范围

本文件规定了采用水浸超声脉冲反射技术检测钛合金锻坯的最低要求。

本文件适用于厚度10mm~400mm的钛合金锻坯的相控阵超声检验，其它牌号和规格的产品也可参

照使用。

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，注日期或版次的引用文

件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于

本文件。

AMS-STD-2154变形金属超声检测方法

AMS2631G钛及钛合金棒、坯和板的超声波检验

ASTME127标准铝合金块的制造及超声波检验的标准操作规程

GJB1580A变形金属超声检测

GB/T5193钛及钛合金加工产品超声检验方法

GB/T12604.1无损检测术语超声检测

3术语和定义

GB/T12604.1确立的术语和定义适用于本标准。

3.1分区检测Partitiondetection

分区检测，每个分区对应检测部分的一定深度和一个专用探头，每个探头由超声仪器的一个独立通道控

制。

3.2对比试块Referenceblock

代表产品的一部分，用于确定检测方法，检查并校准用于检测的仪器系统

3.3有效声束宽度Effectivebeamwidth

在某一特定模式下进行检测的深度处测量得到的最窄声束宽度

3.4-6dB声束宽度-6dBsoundbeamwidth

信号强度衰减系数为2时的声束直径（即：从80%到40%）

3.5-3dB声束宽度-3dBsoundbeamwidth

信号强度衰减系数为1.4时的声束直径（即：从80%到56%）

3.6距离振幅修正（DAC）Distanceamplitudecorrection

根据深度进行电子增益调节以补偿超声响应到相同的显示的功能

3.7线阵探头Lineararrayprobe

由一组并列齐排成线阵列的晶片组成。它能够使声束沿一个方位面（有效轴）发射和聚焦

3.8虚拟探头Virtualprobe

一组阵列晶片，同时激发晶片或者相隔一定的相位组成一个更大的晶片

4试验条件

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4.1检验场所应无强电磁干扰，并保持清洁。避免灰尘及外来杂物污染而破坏检验条件。

4.2检测人员应按相关要求或标准进行技术资格的培训和鉴定并获取1级及以上无损检测人员资格，签发及

解释检测报告人员应达到2级及以上无损检测人员资格。

5仪器设备

5.1探伤仪器

5.1.1当连接合适的探头时，超声检测仪器应能够产生检测频率范围至少为2.25～15MHz的超声波。超声检

测仪器在投入使用前、经过修理或更换零件/部件后，或每间隔1年，无论哪一种情况先发生，均应校验仪

器性能特性。最低要求见表1，根据检测时采用的频率范围选择表1中一种或几种检测频率进行校验。

表1仪器使用性能的最低要求

超声检测频率MHz

仪器特性

142.25510154

垂直极限满刻度

垂直线性上限，满刻度%≥95

垂直线性下限，满刻度%≤10

水平极限满刻度

水平线性范围，满刻度%≥85

灵敏度，满刻度%1001503100310031003

信噪比10:1110:1110:1110:1110:11

入射面分辨力（铝中），mm38217.5312.537.5353,5

背面分辨力（铝中），mm197.53532.532.53,5

±2dB/20dB

1：埋深76.2mm的Φ0.8mm平底孔

2：埋深38mm的Φ1.2mm平底孔

3：埋深76.2mm的Φ0.4mm平底孔，允许使用其它试块代替

4：仅当使用1MHz和15MHz的频率时，其要求才适用。

5：15MHz探头测试分辨力时，孔底反射波与表面反射波相交处和基线距离应在满刻度40%以内。

5.1.2针对分区检测，仪器应为多通道，且所有通道整合在一起，每个通道的增益、电子闸门和DAC应能独

立控制。电子监控闸门应能记录测量信号的最大振幅。

5.1.3相控阵仪器通道数应不小于128个，单次可激发的单元数不小于128个。相控阵仪器DAC的动态范围

至少为0～40dB，精度±0.25dB。

5.2探头

5.2.1相控阵探头：

a)阵列中虚拟探头的频率范围为5MHz~15MHz。

b)阵列中虚拟探头在扫查和步进时应满足最小有效声束宽度的要求。

c)一个虚拟探头中无效晶片不应超过一个。阵列中不允许有两个相邻的无效晶片。

d)阵列中所有虚拟探头的振幅相应在平均振幅的1dB以内。

5.2.2探头应有唯一标识，使用过程中应每年一次或怀疑损坏时检查其使用性能。

5.3超声数据采集系统

5.3.1超声数据采集系统应包含以下内容：

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a)C扫描图像。

b)模拟/数字转化器，针对每一个脉冲，测量的闸门内模拟输出的最大振幅应数字化，最小分辨率为8

字节，且范围为满刻度的0%～100%。

c)记录超声数据的存储装置。

d)C扫描图像分析软件，可以显示每一个选择的像素的位置和振幅，选择感兴趣的区域（ROI），计算

并显示选择的感兴趣区域的信号的平均值、最大值和最小值。

e)位置与位置相关的同步脉冲的编码，针对分区检测，系统应能够以同步方式采集机械位置的模拟信

号。超声脉冲应由轴向或周向位置编码器触发。

5.4水槽检测系统

5.4.1锻坯水浸检测设备应包含一个探头支架，至少有5个机械轴（X、Y、Z、A、B），机械轴X和Y为

水平运动轴，其中一个平行于锻坯长度方向，另一个平行于锻坯宽度方向。机械轴Z为垂直运动轴，Z轴应

配备能使探头沿相互垂直的方向进行电动角度调节的A轴和B轴。需要时，应配备锻坯自动上料装置和升

降平台，升降平台可实现锻坯倾斜缓慢入水以消除锻坯表面气泡。需要时，锻坯检测系统应具备锻坯表面跟

踪功能，保证探头声束与锻坯表面的垂直入射和恒定的水距。

5.4.2系统应能控制所有参与采集的轴。

5.4.3水槽应有足够的尺寸，以使被检锻坯完全浸入水中，探头和锻坯的水距足够，满足探头架所必需的移

动轨迹。

5.4.4探头操纵装置应能在两个互相垂直的平面内以不超过±0.5°的误差提供探头角度调节。桥架应有足够的

强度以便对操纵装置提供刚性的支持，并能平滑准确地将探头定位于所需的位置上。机械装置的定位精度和

最小扫查间距，应满足实际检测的需要。扫查或定位时的距离偏差应不超过±2.5mm/m。

5.4.5应根据设备具体情况编制设备机械特性的检查方法和验收准则，至少每年检查一次。

6对比试块

6.1对比试块应采用与被检件声学性能和表面状态相同或相近的材料制作，两者之间的声传输特性差应在

12dB以内。通过比较对比试块的底波幅度值与被检件等厚度部位的底波幅度值的分贝差来确定声传输修正

值。如果声传输特性在2dB以内，则检测不要求增益补偿。如果大于2dB，但小于12dB，应提高仪器灵敏

度以补偿声传输特性差。如果大于12dB，应使用更能代表受检产品的新的对比试块。

6.2具有平面入射声束面的圆柱体与方形试块，加工了平底孔的平面试块可以用于锻坯的检测。

6.3对比试块应有永久性的标识。

6.4应定期检查对比试块外观有无影响使用的表面损伤，对比试块未使用时应存放在合适的环境中以防止损

坏。

6.5按照ASTME127标准中对平底孔的要求制作试块。

7耦合剂

7.1应采用清洁的自来水或去离子水作为耦合剂，水中不允许有可见的空气气泡和其它会干扰超声检测的外

来物质。需要时，可在水中加入适量的润湿剂和防蚀剂，但应确认添加的物质不会对被检件或设备造成损害。

8表面质量

8.1被检棒材和锻坯表面不允许存在影响超声检测的松动的氧化皮、折叠、毛刺、油污等。若个别部位不能

清除，应在被检件上作出标记，供评定时参考，必要时在检测记录和报告中注明。被检件的表面粗糙度Ra

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值应不大于3.2μm，由于表面粗糙度本身并不能反映所有的表面特征，因此有时可能需要进一步改善表面状

态或提出更高的表面粗糙度要求，以满足水浸探伤要求。

9试验步骤

9.1本标准规定检测方法为采用线阵探头对锻坯进行水浸纵波反射技术检测。

9.2锻坯检测时，超声波声束应由锻坯厚度方向入射。可以采用超声相控阵水浸分区检测，上、下表面盲区

≤2.5mm，边部盲区≤5mm。检测水距可选择制造商推荐的最佳水距，无推荐水距时，可选择60mm～100mm，

但应保证界面的二次反射信号不进入采集闸门而影响正常检测。

9.3检测和评价时的水距应与灵敏度校验期间一致，不应超过±2.5mm。

9.4检测期间应使用距离振幅修正，建立DAC时，应使用校准期间检测深度范围内的平底孔的声响应记录。

9.5为了考虑重叠，锻坯分区检测的电子闸门，应沿被检分区的起点和终点两端的平底孔处向外各延伸

10mm，锻坯分区1的起点为上盲区位置，最深的分区的终点为下盲区位置。

9.6对于纵波模式，DAC和闸门应与界面波同步。

9.7评价门槛

9.7.1评价门槛应根据使用的有效声束直径进行调节。

9.7.2标准的评价门槛应设定为验收极限的-6dB。

9.7.3背景噪声水平不允许使用标准评价门槛时，评价门槛可设定为验收极限的XdB（其中X为-6dB到-2dB

之间）。

9.8扫查间距应至多为使用的有效声束直径的70%。

9.9使用的脉冲重复频率应基于声束直径和表面速度，并且不超过可能引起幻像波显示的极限。

9.10推荐扫查速度不大于500mm/s。实际的速度应基于声束直径和重复频率。

9.11为了确保检测结果的有效性，在每批产品开始检测和结束检测后、或连续检测时每间隔12小时，仪器

设置或仪器模块发生任何变化均应进行灵敏度校准检查。使用合适的对比试块对设备进行调整，在每个区域

内的校验目标均得到清晰的已知的回波，其振幅等于或超过满刻度的80%。对于分区检测，通过使用电子距

离振幅修正（DAC）来完成振幅校验。记录每次校验时的灵敏度dB值（或平底孔波高百分比）及详细时间。

每个平底孔的校准振幅的偏差应在最初设定值的±10%之内。若灵敏度增加超过10%，仅要求对在此期间发

现的指示进行重新评估。若灵敏度降低超过10%，则需要对上一次校准后至该次校准之间检测的所有产品，

按照修正后的灵敏度重新进行检测。

10试验结果的评定

10.1锻坯应经纵波超声检验，验收质量等级应符合表2的规定。

表2超声检验验收质量等级

单个不连

长条形不连续性指示

续性指示多个不连续性指示2）

3）

锻坯厚度1）噪声4）

等级

mm当量平底当量平底当量平底dB

间距长度

孔直径孔直径孔直径

mmmm

mmmmmm

≤150AA1.20.8250.812.7-9

＞150~200A2.01.2251.225-9

＞200~400B3.22.0252.025/

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注：1）单个不连续性指示其幅度超过所要求等级的当量平底孔指示幅度，应属不符合要求。

2）多个不连续性指示其中任何两个指示的中心间距小于25mm而指示幅度超过所要求等级的当

量平底孔幅度，应属不符合要求。

3）任何长条形不连续性指示其幅度和长度超过所要求等级的当量平底孔指示幅度和所规定的长

度，应属不符合要求。

4）噪声指所要求等级的单个不连续性指示当量平底孔的-9dB。＞（150~200）mm的锻坯局部区

域（其检验面积的5%）噪声可为（-7~-8）dB。

5）对于直探头纵波检查，背反射损失超过正常值50%，应属不符合要求。

10.2当能确认某显示信号为外界干扰造成时，其显示信号可不作为判定验收与否的依据。

10.3超声检测过程中发现的不连续，除非另有规定，应按同声程比较法进行评定，使用金属声程等于或接近

于产品不连续埋深的对比试块，或使用适用的DAC曲线。如果需要，应使用声能传输修正技术。

10.4经过超声检测，产品上指示未超过验收标准规定的验收极限或未发现不连续信号，则可判定为本检测工

序的合格品。

11检测记录或报告

11.1检测记录至少应包括下列主要内容：

a)合金牌号、锭号、批号、规格、节号等；

b)本标准编号及级别

c)检测仪器型号、探头频率、探头晶片尺寸、聚焦法则等；

d)耦合