超声波检测作业指导书

超声波检测作业指导书

目录

1 目的

2 适用范围

3 引用标准

4 检测准备

4.1 工艺准备

4.2 检测作业人员

4.3 检测设备与器材

4.4 作业条件

5 检测实施

5.1 检测控制流程图

5.2 钢板超声波检测

5.3 锻件超声波检测

5.4 无缝钢管超声波检测

5.5 焊接接头超声波探伤

5.6 平板对接焊接接头的超声检测

5.7 管座角焊缝的检测

5.8 T型焊接接头的超声检测

5.9 钢制管道对接焊缝超声波探伤

5.10 中厚壁管对接焊缝的超声波探伤

5.11 中小径薄壁管对接焊缝的超声波探伤5.12 高压螺栓件的超声检测

5.13 例外情况的处理方法

6 质量检查

6.1 质量检查要求和方法

6.2 质量检验标准

6.3 质量控制点

6.4 质量记录

6.5 应注意的质量问题

7 职业健康安全和环境管理

8 超声检测工作程序流程见图

9 超声检测工艺卡（样表）

超声波检测作业指导书

1 目的

为了规范超声波检测工作，保证超声波检测的工作质量，特制定本作业指导书。

2 适用范围

2.1 适用于4—300mm板厚的压力容器和锅炉的对接焊缝超声波探伤。包括了用A型探伤仪按照脉冲回波技术手工检测全焊透焊缝、钢结构、其他设备及其原材料、零部件的超声波检测和材料的实施

2.2 不适用于铸钢以及奥氏体不锈钢焊缝的超声波探伤，不适用于外径∠25 0mm或内外径之比∠80%的纵向焊缝探伤。

2.3 本作业指导书与有关标准、规范、施工技术文件有抵触时，应以有关标准、规范、施工技术文件为准。

3 引用标准

3.1 GB50273 工业锅炉安装工程施工及验收规范

3.2 GB150 钢制压力容器

3.3 GB50235 工业金属管道工程施工及验收规范

3.4 GB50236 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范

3.5 GB/T15830钢制管道对接环焊缝超声波探伤方法和检验结果的分析

3.6 GB/T 11345-1989《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》

3.7 DL/T821-2002《电力建设施工及验收技术规范管道焊接接头超声波检验检验技术规程》

3.8 DL/T439-2006《火力发电厂高温紧固件技术导则》

3.9 GB/T5777 无缝钢管超声波探伤检验

3.10 SY/T4109 石油天然气钢质管道无损检测

3.11 工业锅炉Ｔ型接头对接焊缝超声波探伤规定

3.12 压力容器安全技术监察规程

3.13 蒸汽锅炉安全技术监察规程

3.14 压力管道安全管理与监察规定

3.15 特种设备无损检测人员考核与监督管理规则

4 检测准备

4.1 工艺准备

4.1.1 检测方案

大型检测项目或客户有特殊要求的检测项目以及本工艺规程未包括的超声

波检测项目应单独编制超声检测方案（或包含在无损检测方案中）。超声检测方案由UT-Ⅱ级以上人员编制，无损检测工程师审核，项目技术负责人批准后执行。

4.1.2 检测工艺卡

检测前应编制检测工艺卡。检测工艺卡由UT-Ⅱ级人员编制，无损检测工程师审核，现场无损检测技术负责人批准。

4.2 检测作业人员

4.2.1超声检测应由按《特种设备无损检测人员考核与监督管理规则》考核合格，并取得超声检测Ⅱ级或Ⅱ级以上资格证书的检测人员担任。

4.2.2 Ⅰ级人员应在Ⅱ级或Ⅲ级人员的指导下进行超声检测操作和记录。Ⅱ级或Ⅲ级人员有权对检测结果进行评定，签发检测报告。

4.2.3 检测人员的视力应符合有关检测标准的要求。

4.3 检测设备与器材

4.3.1 仪器

1) 采用A型脉冲反射式超声波探伤仪，其工作频率范围为0.5MHz～10MHz

2) 仪器至少在荧光屏满刻度的80%范围内呈线性显示

3) 探伤仪应具有80dB以上的连续可调衰减器（增益），步进级每档不大于2dB，其精度为任意相邻12dB

误差在±1dB以内，最大累计误差不超过1dB

4) 水平线性误差不大于1%

5) 垂直线性误差不大于5%

6) 探伤仪的性能核对

探伤仪应根据给定的项目核对，应开始使用时每3个月核查,结果不满足规定的性能时，探伤仪不能使用。

4.3.2 探头

4.3.2.1 直探头

1）晶片有效面积一般不应大于50mm2，且任一边长原则上不大于25mm。

2）频率为2~5 MHz。

4.3.2.2 斜探头

1）斜探头声束轴线水平偏离角不大于2°，主声束垂直方向不应有明显的双峰。

2）实际的角度K值、前沿距离应在检验调校时检查和确认并且记录在检测报告上。

4.3.3超声波探伤仪和探头的系统性能

1）在达到所探公件的最大检测深程时，其有效灵敏度余量应大于或等于1 0dB。

2）仪器和探头的组合频率于公称频率误差不得大于±10 %。

3）仪器和直探头组合的始脉冲宽度：对于频率为5 MHz的探头，其占宽不得而知大于10MM；对于频率为2.5 MHz的探头，其占宽不得而知大于15MM。

4）直探头的远场分辨力应大于或等于30 dB，斜探头的远场分辨力应大于或等于6 dB。

5）仪器和探头的系统性能应按ZB J04 001和ZB Y231的规定进行测试。

4.3.4 耦合剂

应采用透声性好，且不损伤检测表面的耦合剂，如机油、化学浆糊、甘油和水等。

4.4 作业条件

4.4.1 工件表面准备

4.4.1.1 探头移动区范围内应清除飞溅、焊疤、焊渣、氧化皮等,且表面粗糙度应为Ra≤⒍3μm。

4.4.1.2 被检工件的表面质量应由委托单位的质量检查人员检验合格并在检测委托单上签字认可。检测人员操作前应对工件的表面质量进行复核，当表面质量不符合检测要求时，应在委托单上注明原因，退回委托单位进行表面修整，直至符合检测要求。

4.4.2 检测时机

4.4.2.1 锻件的检测原则上应安排在热处理后，孔、台等结构机加工前进行。

4.4.2.2 焊接接头超声波检测一般在焊接完成后进行。有延迟裂纹倾向的材质，应在焊接完成24h以后进行检测操作。

4.4.2.3 电渣焊焊接接头的超声波检测应在正火处理后进行。

4.4.3 设施与环境

4.4.3.1 容器内作业时，应采取有效通风设施，保证通风良好。

4.4.3.2 夜晚现场检测或容器内检测操作时，应有足够的照明设施，保证良好的照明条件。

5 检测实施

5.1 检测控制流程图

5.2.1 适用范围

本节适用于板厚6-250mm的碳素钢、低合金钢板材的超声波检测。奥氏体钢板材、镍及镍合金板材以及双相不锈钢板材的超声波检测，也可参照本条执行。

5.2.2 检测器材

5.2.2.1 探头

钢板厚度为6-20mm时，选用双晶直探头，公称频率为5MHz,晶片面积不少于150mm2 ；钢板厚度大于20mm-40mm时，选用单晶直探头，公称频率为5 MHz，圆晶片直径为14-20mm；钢板厚度大于40mm-250mm时，选用单晶直探头，公称频率为2.5MHz，圆晶片直径为20-25mm。

5.2.2.2 试块

⑴用双晶直探头检测壁厚小于或等于20mm的钢板时，采用JB/T47304规定的CB-I试块。

⑵用单晶直探头检测壁厚大于20mm的钢板时，采用JB/T4730规定的CB

Ⅱ试块，试块的厚度应与被检钢板的厚度相近。

5.2.3 工艺参数

5.2.3.1 检测频率

钢板厚度大于40mm时，检测频率为2.5MHz；钢板厚度小于或等于40mm 时检测频率为5MHz。

5.2.3.2 扫描时基线调节

钢板厚度小于或等于20mm时，应使荧光屏出现5次底波，壁厚大于或等于20mm时，应使荧光屏出现至少2次底波。

5.2.3.3 基准灵敏度：

⑴板厚不大于20mm时，用CBⅠ试块将与工件等厚部位第一次底波高度调整到满刻度的50%，再提高10dB作为基准灵敏度。

⑵板厚大于20mm时，应将CBⅡ试块φ5平底孔第一次反射波高调整到满刻度的50%作为基准灵敏度。⑶板厚不小于探头的三倍近场区时，也可取钢板无缺陷完好部位的第一次底波来校准灵敏度，其结果应与5.2.3.3⑵的要求相一致。

5.2.3.4 表面补偿

⑴应用灵敏度试块与检测的等厚钢扳（无缺陷部位）测定其表面补偿。

⑵测定方法：将探头分别放置在灵敏度试块上和等厚钢扳（无缺陷部位）部位，将第一次反射底波调整到相同波高，分别读出两次测试的衰减器（增益）的数值，其差值即为表面补偿分贝值。

⑶用钢板无缺陷完好部位的第一次底波来校准灵敏度时，无需表面补偿。

5.2.3.5 检测面：钢板的任一轧制表面，若检测人员认为需要或设计上有要求时，也可选钢板的上、下两轧制表面分别进行检测。

5.2.3.6 耦合方式：直接接触法。

5.2.3.7 验收标准: 除非设计文件另有规定，应按JB/T4730标准进行评定验收。

5.2.4 检测操作

5.2.4.1 连接仪器和探头，在试块上调节探伤灵敏度。

5.2.4.2 在工件上涂布耦合剂，探头沿垂直于钢板的压延方向作间距为100m m的平行线扫查。坡口两侧50mm（板厚超过100mm时，以板厚的一半为准）内作100%扫查。

5.2.4.3 探头的扫查速度不应超过150mm/s。当采用自动报警装置扫查时，不受此限。做100%扫查时探头每次扫查的覆盖范围应大于探头直径的15%。

5.2.5 缺陷的测定与记录

5.2.5.1 在检测过程中，发现下列三种情况之一即作为缺陷：

⑴缺陷第一次反射波（F1）波高大于或等于满刻度的50%，即F1≥50%。

⑵当底面第一次反射波（B1）波高未达到满刻度，此时，缺陷第一次反射波（F1）波高与底面第一次反射波（B1）波高之比大于或等于50%，即B1<100%，而F1/B1≥50%。

⑶底面第一次反射波（B1）波高低于满刻度的50%，即B1＜50%。

5.2.5.2 缺陷的边界范围或指示长度的测定方法

⑴检出缺陷后，应在它的周围继续进行检测，以确定缺陷的范围。

⑵用双晶直探头确定缺陷的边界范围或指示长度时，探头的移动方向应与探头的隔声层相垂直，并使缺陷波下降到基准灵敏度条件下荧光屏满刻度的25%或使缺陷第一次反射波高与底面第一次反射波高之比为50%。此时，探头中心的移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心点即为缺陷的边界点。两种方法测得的结果以较严重者为准。

⑶用单直探头确定缺陷的边界范围或指示长度时，移动探头使缺陷波第一次反射波高下降到基准灵敏度条件下荧光屏满刻度的25%或使缺陷第一次反射波与底面第一次反射波高之比为50%。此时，探头中心的移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心即为缺陷的边界点。两种方法测得的结果以较严重者为准。

⑷确定5.2.5.1 ⑶中缺陷的边界范围或指示长度时，移动探头（单直探头或双直探头）使底面第一次反射波升高到荧光屏满刻度的50%。此时探头中心移动距离即为缺陷的指示长度，探头中心点即为缺陷的边界点。

⑸当板厚较薄，确需采用第二次缺陷波和第二次底波来评定缺陷时，基准灵敏度应以相应的第二次反射波来校准。

5.2.5.3 检测时应记录缺陷反射波情况，缺陷指示长度或指示面积，并绘制缺陷位置图。

5.2.6 缺陷评定

除非设计文件另有规定，缺陷评定应按JB/T4730.3标准执行。

5.3 锻件超声波检测

5.3.1 适用范围:

本条款适用于碳素钢和低合金钢锻件的超声波检测和缺陷等级评定, 不适用于奥氏体钢等粗晶材料锻件的超声检测，也不适用于内、外半径之比小于80%

的环形和筒形锻件的周向横波检测。

5.3.2 检测器材

5.3.2.1 探头

⑴双晶直探头的公称频率应选用5MHz，探头晶片面积不小于150mm2。

⑵单晶直探头的公称频率应选用2～5MHz，探头晶片一般为φ14～φ25mm。

⑶斜探头的公称频率应选用2.5MHz，探头晶片面积为140～400mm2。

5.3.2.2 试块

⑴采用纵波单晶直探头时采用CSⅠ试块；工件检测距离小于45mm时，采用纵波双晶探头时应采用CSⅡ标准试块。

⑵检测面是曲面时，应采用CS Ⅲ标准试块来测定由于曲率不同而引起的声能损失，其形状和尺寸应符合JB/T4730标准的要求。

⑶横波检测时，可利用被检工件壁厚或长度上的加工余量部分制作对比试块。在锻件的内外表面，分别沿轴向和周向加工平行的V形槽作为标准沟槽。V 形槽长度为25mm,深度为锻件壁厚的1%,角度为60°。也可采用其他等效的反射体（如边角反射等）。

5.3.2.3 耦合剂:化合浆糊、机油。

5.3.3 检测时机: 检测原则上应安排在热处理后，孔、台等结构机加工前进行，检测面的表面粗糙度Ra≤

6.3μm。

5.3.4 工艺参数

5.3.4.1 检测频率

双晶直探头检测时检测频率为5MHz；单晶直探头检测时检测频率为2～5 MHz；斜探头的检测时检测频率为2.5MHz。

5.3.4.2检测方法及检测面

⑴锻件一般应进行纵波检测,对筒形和环形锻件还应进行横波检测。

⑵在纵波检测时, 原则上应从两个相互垂直的方向进行检测，尽可能地检测到锻件的全体积，但锻件厚度超过400mm时,应从两端面进行100%的扫查。

⑶横波检测时，应从锻件的轴向和周向两个方向进行100%的扫查。

5.3.4.3 灵敏度确定

⑴单直探头基准灵敏度的确定

当被检部位的厚度大于或等于探头的三倍近场区长度，且探测面与底面平行时，原则上可采用底波计算法确定基准灵敏度。对由于几何形状所限，不能获得底波或壁厚小于探头的三倍近场区时，可直接采用CSⅠ标准试块确定基准灵敏度。

⑵双晶直探头基准灵敏度的确定

使用CSⅡ试块，依次测试一组不同检测距离的φ3平底孔（至少三个）。调节衰减器，作出双晶直探头的距离-波幅曲线，并以此作为基准灵敏度。

⑶扫查灵敏度一般不得低于最大检测距离处的φ2mm平底孔当量直径。

⑷横波检测灵敏度的确定

从锻件外圆面将探头对准内圆面的标准沟槽，调整增益，使最大反射高度为满刻度的80%，将该值标在面板上，以其为基准灵敏度。不改变仪器的调整状态，再移动探头测定外圆面的标准沟槽，并将最大的反射高度也标在面板上，将上述两点用直线连接并延长，绘出距离—波幅曲线，并使之包括全部检测范围。内圆面检测时基准灵敏度也按上述方法确定，但探头斜楔应与内圆曲率一致。

5.3.4.4 表面补偿

⑴将探头分别放置在灵敏度试块上和等厚工件（无缺陷部位）部位，将第一次反射底波调整到相同波高，分别读出两次测试的衰减器（增益）的数值，其差值即为表面补偿分贝值。

⑵用锻件无缺陷完好部位的第一次底波来校准灵敏度时，无需表面补偿。

5.3.4.5 耦合方式：直接接触法。

5.3.4.6 验收标准: 除非设计文件另有规定，应按JB/T4730标准进行评定验收。

5.3.5 检测操作

5.3.5.1 连接仪器和探头，在试块或大平底上调节探伤灵敏度。

5.3.5.2 在工件上涂布耦合剂。在纵波检测时, 原则上应从两个相互垂直的方向进行检测，尽可能地检测到锻件的全体积，但锻件厚度超过400mm时,应从两端面进行100%的扫查。横波检测时，应从锻件的轴向和周向两个方向进行100%的扫查。

5.3.5.3 探头的扫查速度不应超过150mm/s。扫查时探头每次扫查的覆盖范围应大于探头直径的15%。

5.3.6 缺陷当量的确定

5.3.

6.1 纵波检测时缺陷当量的确定

⑴被检缺陷的深度大于或等于探头的三倍近场区时，采用AVG曲线及计算法确定缺陷当量。对于三倍近场区内的缺陷，可采用单直探头或双晶直探头的距离-波幅曲线来确定缺陷当量。也可采用其他等效方法来确定。

⑵计算缺陷当量时，若材质衰减系数超过4dB/m，应考虑修正。材质衰减系数的测定应按有关标准执行。

5.3.

6.2 横波检测时缺陷当量的缺定

当缺陷的反射波波幅大于距离—-波幅曲线（基准线）高度50%时用6dB法测定其指示长度。当相邻两个缺陷间距小于或等于25mm时，按单个缺陷处理（中间间距不计）。

5.3.7 缺陷记录

5.3.7.1 记录当量直径超过φ4mm的单个缺陷的波幅和位置。

5.3.7.2 密集区缺陷：记录密集区缺陷中最大当量缺陷的位置和缺陷分布。饼形锻件应记录大于或等于φ4mm当量直径的缺陷密集区，其他锻件应记录大于或等于φ3mm当量直径的缺陷密集区。缺陷密集区面积以50mm×50mm的方块作为最小量度单位，其边界用6dB法决定。

5.3.7.3 底波降低量应按下表要求记录

5.3.7.4 横波检测时，记录反射波幅幅度大于距离—波幅曲线（基准线）高度50%的缺陷反射波和缺陷位置。

5.3.8 质量等级评定

除非设计文件另有规定，缺陷评定应按JB/T4730.3标准执行。

5.4 无缝钢管超声波检测

5.4.1 适用范围

本条款适用于外径为12mm～660mm、壁厚大于等于2mm的碳钢和低合金无缝钢管或外径为12mm～400mm、壁厚为2mm～35mm的奥氏体不锈钢无缝管的超声检测和质量等级评定。不适用于内、外径之比小于80%的钢管周向直接接触法横波检测，也不适用于分层缺陷的超声检测。

5.4.2 检测器材

5.4.2.1 探头

探头的公称频率为2.5MHz～5MHz。液浸法检测使用线聚焦或点聚焦探头，接触法检测使用与钢管表面吻合良好的斜探头或聚焦斜探头。单个探头压电晶片长度或直径小于或等于25mm。

5.4.2.2 对比试块

⑴对比试块应选取与被检钢管规格相同，材质、热处理工艺和表面状况相同或相似的钢管制备。对比试块不得有大于或等于φ2mm当量的自然缺陷。对比试块的长度应满足检测方法和检测设备要求。⑵钢管纵向缺陷、横向缺陷对比试块的尺寸、V形槽和位置应符合所使用的检测标准的规定。

5.4.2.3 耦合剂：液浸法用水作耦合剂，接触法用机油或化学浆糊作耦合剂。

5.4.3 工艺参数

5.4.3.1 检测频率：2.5 MHz-5MHz。

5.4.3.2检测方法及检测面

⑴钢管的检测主要针对纵向缺陷。如用户有要求时，也可按本条进行横向缺陷的检测。

⑵钢管的检测可根据钢管规格选用液浸法或接触法检测。

⑶检测纵向缺陷时超声波束应由钢管横截面中心线一侧倾斜入射，在管壁内沿周向呈锯齿形传播，检测横向缺陷时超声波束应沿轴向倾斜入射呈锯齿形传播。

⑷探头相对钢管螺旋进给的螺距应保证超声波束对钢管进行100%扫查时，有不小于15%的覆盖率。

⑸自动检测应保证动态时的检测灵敏度，且内、外槽的最大反射波幅差不超过2dB。

⑹每根钢管应从管子两端沿相反方向各检测一次。

5.4.3.3 检测灵敏度

⑴直接接触法纵向缺陷检测时，在对比试样上将内壁人工V形槽的回波高度调到荧光屏满刻度的80%，再移动探头，找出外壁人工V形槽的最大回波，在荧光屏上标出，连接两点即为距离-波幅曲线，作为检测时的基准灵敏度。

⑵液浸法法纵向缺陷检测时，一面用适当的速度转动管子，一面将探头慢慢偏心，使对比试样管内、外表面人工缺陷所产生的回波幅度均达到荧光屏满刻度的50%，以此作为基准灵敏度。如不能达到此要求，也可在内、外槽设立不同的报警电平。

⑶横向缺陷的检测时灵敏度的确定

a. 可直接在对比试块上将V形槽的反射回波幅度调节为荧光屏满刻度的5 0%，以此作为基准灵敏度。

b. 对于内、外表面加工槽的对比试块，应将内表面槽的回波幅度调到满刻度的80%。然后再将外表面槽的反射回波幅度点标在荧光屏上，作出距离-波幅曲线。

⑷扫查灵敏度一般应比基准灵敏度高6dB。

5.4.4 检测操作

5.4.4.1 纵向缺陷的检测

⑴直接接触法

a. 按照5.4.3.3⑴的要求调节检测灵敏度。

b. 检测时超声波束由钢管横截面一侧倾斜入射,在管壁内沿周向呈锯齿传播。探头相对钢管螺旋进给应保证超声波束对钢管进行100%扫查,并有不小于1 5%的覆盖率。

⑵液浸法

a. 偏心距的选择：x=（0.25R+0.485r）/ 2

式中：x：偏心距

R: 管材外径

r：管材内径

b. 水层厚度的选择：水层厚度应大于钢管中横波声程的1/2。

c. 探头焦距F的选择：F=H+(R2-x2)1/2

式中：H: 水层厚度

d. 按照5.4.3.3⑵的要求调节检测灵敏度。

e. 检测时超声波束应由钢管横截面一侧倾斜入射,在管壁内沿周向呈锯齿传播。探头相对钢管螺旋进给应保证超声波束对钢管进行100%扫查,并有不小于1 5%的覆盖率。

5.4.4.2 横向缺陷的检测

⑴按照5.4.3.3⑵的要求调节检测灵敏度。

⑵检测时超声波束应由钢管轴向倾斜入射,在管壁内呈锯齿传播。探头相对钢管螺旋进给应保证超声波束对钢管进行100%扫查,并有不小于15%的覆盖率。

5.4.5 结果评定：若缺陷回波幅度大于或等于相应的对比试块人工缺陷回波，则判为不合格。

5.5 焊接接头超声波探伤

5.5.1 适用范围：

本条款适用于母材厚度为8mm～400mm全焊透熔化焊焊接接头的超声检测。母材厚度为6mm～8mm全焊透熔化焊对接焊接接头的超声检测可参照本条款的规定进行。本条款不适用于铸钢焊接接头、外径小于159mm的钢管对接焊接接头、也不适用于外径小于250mm或内、外径之比小于80%的纵向焊接接头超声检测。

5.5.2本标作业指导书用到的主要术语定义如下：

（1）斜角技术：利用超声波斜的传送到检测工件的检测表面来搜查缺陷的一种技术。

（2）折射角：探头入射点在检测表面的法线与超声波入射在检测表面所形成的折射波行进方向所形成的夹角。

（3）A型扫描：以阴极射线管显示矩形关系配置于从探头提供的接收脉冲和超声波传播时间关系的一种形式。

（4）声程距离：超声波束在试件中从入射点到反射源通过的单程距离，在串列式扫查和交叉扫查中，由通过试件的超声波束的半程距离来表示。