《鋼結(jié)構(gòu)超聲波探傷及質(zhì)量分級(jí)法》

王維杰

摘要：對(duì)《鋼結(jié)構(gòu)超聲波探傷及質(zhì)量分級(jí)法》JG/T 203-2007的條文進(jìn)行詳細(xì)解讀，并對(duì)其相關(guān)規(guī)定進(jìn)行了分析及說明。

關(guān)鍵詞：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);鋼焊縫;解讀與分析

引言

《鋼結(jié)構(gòu)超聲波探傷及質(zhì)量分級(jí)法》JG/T 203-2007（以下簡稱“標(biāo)準(zhǔn)”）雖然已經(jīng)出版很多年，但應(yīng)為其專業(yè)性相對(duì)較強(qiáng)，檢測人員水平參差不齊，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的解讀存在一定誤差，是檢測時(shí)出現(xiàn)誤判。在此對(duì)標(biāo)準(zhǔn)條文進(jìn)行詳細(xì)解讀和分析，與大家一起分享和探討。

1 適用條件

在《標(biāo)準(zhǔn)》的第一章節(jié)中給出標(biāo)準(zhǔn)適用的條件，對(duì)焊縫母材的厚度要求放寬到不小于4mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度的鋼板對(duì)接全焊透接頭。實(shí)際操作碳素結(jié)構(gòu)鋼檢測，可與設(shè)計(jì)方及與委托方協(xié)商后，制定出相應(yīng)的檢測工藝流程，對(duì)板厚檢測范圍進(jìn)行規(guī)定，按照工藝進(jìn)行檢驗(yàn)探傷。由于焊縫探傷中較多用到斜探頭（橫波）探傷，考慮到橫波在鑄鋼及奧氏體不銹鋼中衰減很大，所以不適用于在這些材質(zhì)中探傷。

2 檢測人員

這個(gè)章節(jié)主要對(duì)檢測人員的檢測資格以及進(jìn)行了規(guī)定，特別要注意標(biāo)準(zhǔn)第2.2的條文的注，它將焊縫探傷的門類分為：板對(duì)接焊縫、管件對(duì)接焊縫、管座角焊縫、節(jié)點(diǎn)焊縫四種。不但要求檢測人員有從事檢驗(yàn)工作的等級(jí)資格證書，并且該資格證書必須檢測項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的門類，否則不能從事相關(guān)檢測。

3 探傷儀、探頭及系統(tǒng)性能

3.1 探傷儀

⑴標(biāo)準(zhǔn)要求探傷儀的工作頻率范圍不應(yīng)小于0.5 MHz ～10MHz。為了解儀器的頻帶范圍對(duì)檢測會(huì)產(chǎn)生何種影響影響，進(jìn)行了以下試驗(yàn)舉例說明：

例：采用不同頻率探頭檢測厚度較大的一個(gè)鑄件（晶粒粗大）的底波，結(jié)果如下表所示：

探頭頻率

底波情況

10 MHz

沒有底波

5 MHz

底波出現(xiàn)，但不明顯

2.5 MHz

底波顯示清晰

1MHz

底波降低

0.5 MHz

沒有底波

結(jié)果分析：①探頭頻率為5 MHz ～10 MHz時(shí)，由于鑄件內(nèi)晶粒粗大，頻率越高，衰減也越明顯，所以會(huì)出現(xiàn)沒有底波或者底波不明顯的情況;②探頭頻率為0.5 MHz ～1 MHz時(shí)，雖然其衰減比2.5MHz的探頭要小，但是考慮到使用儀器以及探頭的頻帶范圍的制約，使反射波不在其容納范圍之內(nèi)。所以選擇一個(gè)頻帶范圍相對(duì)較寬的儀器探頭，對(duì)檢測的適用性和準(zhǔn)確性有著較大的影響。

⑵步進(jìn)誤差的解釋

以數(shù)字式探傷儀為例，當(dāng)需要將儀器靈敏度提高12dB時(shí)，我們有一下2種方式：①增益控制器調(diào)節(jié)2次6dB;②增益控制器調(diào)節(jié)1次12dB。兩種方法調(diào)節(jié)后所產(chǎn)生的波高之間的差值就是步進(jìn)誤差。

3.2 探頭

⑴晶片的有效面積不應(yīng)超過500mm2，且任一邊長不應(yīng)大于25mm。主要是因?yàn)榭紤]到檢測時(shí)的接觸面的要求。

⑵聲束軸線水平偏離角應(yīng)不大于2°，如果偏離超過這個(gè)數(shù)值，對(duì)缺陷的定位產(chǎn)生一定影響。

⑶標(biāo)準(zhǔn)上所有的折射角均是針對(duì)超聲波在鋼這種材料中產(chǎn)生的折射角。

3.3 系統(tǒng)性能

系統(tǒng)有效靈敏度必須大于評(píng)定靈敏度10dB以上。如果以Ф3mm的標(biāo)準(zhǔn)反射體繪制的距離-波幅曲線—DAC基準(zhǔn)線，然后根據(jù)不同的檢驗(yàn)等級(jí)（A、B、C）根據(jù)表3，減掉相應(yīng)的dB數(shù)，此時(shí)調(diào)節(jié)后的儀器應(yīng)該至少還有10dB的靈敏度余量。

4 試塊

試塊分為兩種：標(biāo)準(zhǔn)試塊和對(duì)比試塊（又稱參考試塊）。標(biāo)準(zhǔn)試塊主要用于測定探傷儀、探頭及系統(tǒng)性能，對(duì)比試塊是由各部門按某些具體探傷對(duì)象制定的試塊。

5 檢驗(yàn)等級(jí)

《標(biāo)準(zhǔn)》將檢驗(yàn)等級(jí)分為A、B、C三級(jí)，檢驗(yàn)的完善程度A級(jí)最低，B級(jí)一般，C級(jí)最高，這里應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

⑴母材厚度大于50mm時(shí)，不得采用A級(jí)檢驗(yàn);

⑵工程中常遇到的鋼平臺(tái)現(xiàn)場安裝梁柱節(jié)點(diǎn)處焊縫，因?yàn)榭紤]到結(jié)構(gòu)形狀只能在焊縫的單面單側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)，所以檢驗(yàn)等級(jí)只能限定為A級(jí);

⑶在進(jìn)行C級(jí)檢驗(yàn)時(shí)必須滿足標(biāo)準(zhǔn)附加要求：焊縫余高磨平、母材部分用直探頭檢查、母材厚度大于100mm，窄間隙焊縫母材大于等于40mm時(shí)，增加串列式掃查。凡不滿足以上任何一點(diǎn)都不屬于C級(jí)檢驗(yàn)。

6 檢驗(yàn)準(zhǔn)備

⑴檢驗(yàn)區(qū)域的寬度應(yīng)該是焊縫本身再加上焊縫兩側(cè)各相當(dāng)于母材厚度30%的一段區(qū)域，這個(gè)區(qū)域最小10mm，最大20mm，這個(gè)區(qū)域就是焊縫的熱影響區(qū)。

采用一次反射法或串列式掃查探傷時(shí)，探頭移動(dòng)區(qū)域應(yīng)大于1.25P：

P=2δtgβ或P=2δK;式中P—跨距，mm;δ—母材厚度，mm

采用直射法探傷時(shí)，探頭移動(dòng)區(qū)應(yīng)大于0.75P

有三個(gè)概念需搞清楚：

1、檢驗(yàn)區(qū)域?qū)挾?焊縫寬度+熱影響區(qū)寬度

2、掃查區(qū)=探頭移動(dòng)的區(qū)域

3、直射法采用一次波（也叫直射波）;一次反射法采用的是二次波（也叫一次反射波）。

⑵試塊上使用的耦合劑應(yīng)與產(chǎn)品檢測過程中使用的耦合劑相同。

7 儀器調(diào)整和檢驗(yàn)

⑴距離—波幅（DAC）曲線的繪制：我們建筑工程焊縫探傷都在3N（N為近場區(qū)長度）之內(nèi)，不能用計(jì)算的方法，只能使用比對(duì)法對(duì)缺陷進(jìn)行定量。用儀器在比對(duì)試塊上打不同深度的Ф3mm的標(biāo)準(zhǔn)反射體所產(chǎn)生的反射波高，連成的曲線即為DAC基準(zhǔn)線。然后根據(jù)表3，按不同的驗(yàn)收級(jí)別進(jìn)行計(jì)算，得出的三條曲線即為距離—波幅（DAC）曲線。

⑵每次檢驗(yàn)前應(yīng)在對(duì)比試塊上，對(duì)時(shí)基線掃描比例和距離-波幅曲線（靈敏度）進(jìn)行調(diào)節(jié)或校驗(yàn)。校驗(yàn)點(diǎn)不少于兩點(diǎn)。檢驗(yàn)過程中沒4h之內(nèi)或檢驗(yàn)工作結(jié)束后對(duì)時(shí)基線和靈敏度進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)可在對(duì)比試塊或其他等效試塊上進(jìn)行。掃描調(diào)節(jié)校驗(yàn)時(shí)，如發(fā)現(xiàn)校驗(yàn)點(diǎn)反射波在掃描線上偏移超過原校驗(yàn)點(diǎn)刻度讀數(shù)的10%或者滿刻度的5%（兩者取較小值），則掃描比例應(yīng)重新調(diào)整，前次校驗(yàn)后已經(jīng)記錄的缺陷，位置參數(shù)應(yīng)重新測定，并予修正;靈敏度校驗(yàn)時(shí)，如校驗(yàn)點(diǎn)的反射波幅比距離-波幅曲線降低20%或者2dB以上，則儀器靈敏度應(yīng)重新調(diào)整，并對(duì)前次校驗(yàn)后檢查的全部焊縫應(yīng)重新檢驗(yàn)。如校驗(yàn)點(diǎn)的反射波幅比距離-波幅曲線增加20%或者2dB以上，則儀器靈敏度應(yīng)重新調(diào)整，而前次校驗(yàn)后，已經(jīng)記錄的缺陷，應(yīng)對(duì)缺陷尺寸參數(shù)重新測定并予以評(píng)定。

8 初始檢驗(yàn)

8.1 一般要求

⑴超聲波檢驗(yàn)應(yīng)在焊縫及探傷表面經(jīng)外觀檢查合格后進(jìn)行。

⑵檢測前，探傷人員應(yīng)了解受檢工件的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、曲率、厚度、焊接方法、焊縫種類、坡口形式、焊縫余高及背面襯墊、溝槽等情況。

⑶探傷靈敏度不應(yīng)低于評(píng)定線靈敏度。

⑷掃查速度不應(yīng)大于150mm/s，相鄰兩次探頭移動(dòng)間隔保證至少有探頭寬度的10%的重疊。

⑸對(duì)波幅超過評(píng)定線的反射波，應(yīng)根據(jù)探頭位置、方向、反射波的位置及8.1.2條了解的焊縫情況，判斷其是否為缺陷。判斷為缺陷的部位應(yīng)在焊縫表面作出標(biāo)記。

9 規(guī)定檢驗(yàn)

9.1 一般要求

⑴規(guī)定檢驗(yàn)只對(duì)初始檢驗(yàn)中被標(biāo)記的部位進(jìn)行檢驗(yàn)。

⑵探傷靈敏度應(yīng)調(diào)節(jié)到評(píng)定靈敏度。

⑶對(duì)所有反射波超過定量線的缺陷，均應(yīng)確認(rèn)其位置，最大反射波所在區(qū)域和缺陷指示長度。

9.2 最大反射波幅的測定

⑴對(duì)判定為缺陷的部位，可采用增加探傷面、改變探頭折射角度進(jìn)行探測，測出最大反射波幅并與距離-波幅曲線作比較，確定波幅所在區(qū)域。波幅測定的允許誤差為2dB。

⑵最大反射波幅A與定量線SL的dB差值記為SL±—dB。

9.3 位置參數(shù)的測定

⑴缺陷位置以獲得缺陷最大反射波的位置來表示。

⑵缺陷的深度和水平距離兩個(gè)數(shù)值中的一個(gè)可由缺陷最大反射波在熒光屏上的位置直接讀出，另一個(gè)數(shù)值可采用計(jì)算法、曲線法、作圖法或缺陷定位尺求出。

9.4 尺寸參數(shù)的測定

⑴缺陷當(dāng)量Φ，用當(dāng)量平底孔直徑表示，主要用于直探頭檢驗(yàn)，可采用公式計(jì)算，DGS曲線，試塊對(duì)比或當(dāng)量計(jì)算尺寸確定缺陷當(dāng)量尺寸。

⑵缺陷指示長度Δl的測定推薦采用相對(duì)靈敏度法和端點(diǎn)峰值法測長

10 結(jié)語

以上只是總結(jié)了筆者在以往檢測經(jīng)驗(yàn)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的條文進(jìn)行了解讀與分析。但現(xiàn)場檢測中，還會(huì)遇到很多各種各樣的問題，還需要在不斷的探索中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。