DL T 330-2010 水电水利工程金属结构及设备焊接接头衍射时差法超生检测(非正式版).pdf
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1、DL / T 330 2010 I 目 次 前言 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 一般规定 3 5 检测系统 5 6 试块 5 7 检验等级 7 8 检测准备 7 9 检测系统设置和校准 9 10 检测 10 11 检测数据分析11 12 对非平行扫查发现的相关显示的辅助检测 12 13 缺欠评定 13 14 检测记录和报告 13 附录 A(资料性附录) 水电水利工程常用非合金钢、低合金钢和合金钢 14 附录 B(资料性附录) 参考试块 15 附录 C(资料性附录) 缺欠深度、高度及表面盲区高度的计算 17 附录 D(资料性附录) 常见焊接缺欠 TOFD 图像 1
2、8 附录 E(资料性附录) 焊缝衍射时差法超声检测报告 22 DL / T 330 2010 II 前 言 衍射时差法超声检测技术作为一种独立的无损检测方法,具有环保、对人体无伤害、缺欠检出率高、 缺欠尺寸定量精度高、检测结果能图像化存储和便于实现自动扫查等优点,目前该项检测技术已经在许 多大型水电站的焊缝检测中应用。 本标准起草过程中通过调研、收集资料、对比试验、实践验证和分析归纳,并结合水电水利工程的 特点,明确了水电水利工程金属结构及设备焊接接头衍射时差法超声检测的方法及缺欠评定要求。 本标准由中国电力企业联合会提出并归口。 本标准起草单位:国电大渡河流域水电开发有限公司、华电郑州机械设
3、计研究院有限公司。 本标准主要起草人:黄张豪、曹麦对、胡卫、刘雪芳、李林、杨兴斌、姚福明、王富林、李剑君、 高景荣、熊剑鸣、陈刘辉、雷清华。 本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心(北京市白广路二 条一号,100761) 。 DL / T 330 2010 1 水电水利工程金属结构及设备焊接接头 衍射时差法超声检测 1 范围 本标准规定了水电水利工程金属结构及设备焊接接头衍射时差法超声检测的方法及缺欠评定要求。 本标准适用于母材厚度为 12mm400mm的工程结构用非合金钢、 低合金钢和合金钢对接焊接接头 衍射时差法超声检测。其他类型金属材料可参照执行。 2 规范
4、性引用文件 下列文件对本文件是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不 注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 19799.1 超声探伤用 1 号标准试块技术条件 JB/T 10061 A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 衍射时差法超声检测 TOFD Time of Flight Diffraction technique 利用缺欠端点的衍射波信号发现缺欠和测定缺欠尺寸的一种超声检测方法,一般使用纵波斜探头, 采用一发一收模式,见图 1。 3.2 直通波 lateral wa
5、ve 从发射探头沿工件以最短路径到达接收探头的超声波,见图 1。 3.3 底面反射波 back wall echo 经底面反射到接收探头的超声波,见图 1。 3.4 坐标定义 coordinate definition 规定检测起始参考点 O 点以及 X、Y 和 Z 坐标的含义,见图 2。 3.5 探头中心间距PCS probe center separation 发射探头和接收探头入射点之间的距离,见图 3。 3.6 缺欠上端点 upper tip of imperfection 距扫查面最近的缺欠端点,见图 3。 3.7 缺欠下端点 lower tip of imperfection 距扫
6、查面最远的缺欠端点,见图 3。 DL / T 330 2010 3 3.8 缺欠深度 imperfection depth 缺欠上端点与扫查面间的距离,见图 3 中的 d 1 。 3.9 缺欠高度 imperfection height 在一个缺欠长度范围内,缺欠最高上端点与最低下端点在工件厚度方向上的投影距离,其中扫查面 开口缺欠高度指缺欠下端点到扫查面的距离,底面开口缺欠高度指缺欠上端点到底面的距离,见图 3 中 的 h。 3.10 A扫描显示 A-scan display 超声波信号的射频波形显示图,一个轴代表波幅,另一个轴代表声波的传播时间。 3.11 TOFD 图像 TOFD ima
7、ge TOFD 数据的二维显示,是将扫查过程中采集的 A 扫描信号连续拼接而成,一个轴代表探头移 动距离,另一个轴代表深度,一般用灰度表示 A 扫描信号的幅度。 3.12 非平行扫查 non-parallel scan 探头运动方向与声束方向成直角的扫查方式。也叫 D扫描,见图 4 a) 。 3.13 平行扫查 parallel scan 探头运动方向与声束方向平行的扫查方式。也叫 B 扫描,见图 4 b) 。 3.14 偏置非平行扫查 offset non-parallel scan 在焊缝 TOFD 检测时,探头组主声束的交点偏离焊缝中心线的非平行扫查,见图 4 c) 。 3.15 纵向平
8、行扫查 portrait scan 焊缝 TOFD 检测时,探头组沿着焊缝方向移动的平行扫查,见图 5。 3.16 横向非平行扫查 horizontal non-parallel scan 焊缝 TOFD 检测时,探头组垂直于焊缝方向移动的非平行扫查,见图 6。 4 一般规定 4.1 人员 按照本标准进行 TOFD 检测、分析图像和出具报告的人员,应取得电力行业或中国无损检测学会等 超声检测 2级及以上资格证书和 TOFD 检测 2 级及以上专项资格证书。 4.2 材料 本标准 TOFD 检测适用的材料范围参见附录 A,其他金属材料在充分考虑材料的几何特性、声学特 性和检测灵敏度影响的前提下可
9、参照执行。 4.3 检测工艺 检测前应针对被检工件的材质、厚度、坡口形式、结构特点、施工环境,以及本标准的有关要求编 制检测工艺。 DL / T 330 2010 5 1参考线;2探头移动的方向;3发射探头;4接收探头 图 6 横向非平行扫查 5 检测系统 5.1 检测设备 5.1.1 TOFD 检测设备应具有线性 A扫描显示,超声波发射和接收,数据自动采集、记录和显示,信号 分析等功能。根据需要可使用单通道或多通道设备。 5.1.2 设备性能满足以下要求: a) A扫描水平线性误差不大于 1,垂直线性误差不大于 5。 b) 脉冲接收器带宽应大于等于探头公称的频率带宽。 c) 增益应在 80d
10、B 以上,其步进级小于等于 1dB,且连续可调。 d) 数字采样率至少为 4 倍探头公称频率,若需对原始数据进行数字信号处理,采样率应增加到探 头公称频率的 8 倍。 5.1.3 设备其余指标应符合 JB/T 10061 的规定。 5.2 探头 用于 TOFD 检测的超声探头应满足以下要求: a) 探头的波形模式为纵波。 b) 探头类型可以选用单晶片或相控阵探头、非聚焦或聚焦探头。 c) 探头对中两个探头中心频率偏差不大于 20。 d) 探头对中两个探头应具有相同的晶片尺寸。 e) 在信号峰值下降 20dB 处测得的探头脉冲持续时间不得超过两个周期。 f) 连续发射脉冲的声信号间无干扰产生。
11、5.3 扫查装置 扫查装置应保证扫查时两探头入射点间距相对稳定,使探头与扫查面耦合良好。 扫查装置可以采用动力或人工驱动。扫查装置上应安装位置编码器。 5.4 数据采集、记录和显示系统 数据采集、记录和显示系统应具备以下功能: a) 应当采用自动的计算机数据采集装置,原始数据应自动记录且不可更改。 b) 可自动形成扫描图形。 c) 至少应记录和显示 A扫描信号,以及指示波形与其相邻波形之间相对位置的信息。 d) 设备应具有检测数据的存取功能。 6 试块 6.1 校准试块 校准试块采用 GB/T 19799.1 中的 1 号试块,用于仪器、探头、系统性能校准和检测校准。 DL / T 330 2
12、010 7 7 检验等级 7.1 检验等级的分级 根据质量要求检验等级分为 A、B 两级,A级为普通级,B 级为优化级。A级检验应进行单面扫查, 必要时双面扫查;B 级检验应进行双面扫查。 7.2 检验等级的检验范围 7.2.1 A级检验适用于母材厚度小于 50mm的二类焊缝。 7.2.2 B 级检验适用于一类焊缝和母材厚度不小于 50mm的二类焊缝。 8 检测准备 8.1 检测区域 检测区的宽度应是焊缝本身,再加上焊缝两侧各相当于母材厚度 30的一段区域,这个区域最小为 5mm,最大为 20mm。 8.2 扫查面 8.2.1 探头移动区应清除焊接飞溅、铁屑、油垢及其他杂质。 8.2.2 检测
13、表面应平整,便于探头的移动,其表面粗糙度 Ra 值应不大于 6.3m。 8.2.3 要求去除余高的焊缝, 应将余高打磨到与邻近母材平齐; 保留余高的焊缝, 如果焊缝表面有咬边、 较大的隆起和凹陷等也应进行适当的修磨,并作圆滑过渡。其他影响信号采集的因素均应消除。 8.2.4 平行扫查时应将焊缝余高磨平。 8.3 厚度方向分区 8.3.1 当被检工件厚度不大于 50mm时,可不进行分区。 8.3.2 当被检工件厚度大于 50mm时,应在厚度方向分成若干区域采用不同的探头对进行检测。 8.3.3 厚度分区和检测参数推荐设置见表 2。 表 2 厚度分区及检测参数推荐设置表 厚度 T mm TOFD
14、分区 分区深度覆盖 范围 中心频率 MHz 主声束角度 晶片直径 mm 主声束 聚焦深度 H 1235 1 0T 105 70 60 2 6 2T/3 3550 1 0T 5 3 70 60 3 6 2T/3 1 0T/2 53 70 60 3 6 2T/6 50100 2 T/2T 5 3 60 45 6 12 5T/6 1 0T/3 53 70 60 3 6 2T/9 2 T/32T/3 53 60 45 6 12 5T/9 100200 3 2T/3T 5 2 60 45 6 20 8T/9 1 0T/4 53 70 60 3 6 2T/12 2 T/4T/2 53 60 45 6 12
15、 5T/12 3 T/23T/4 52 60 45 6 20 8T/12 200300 4 3T/4T 3 1 50 45 1020 11T/12 1 0T/5 53 70 60 3 6 2T/15 2 T/52T/5 53 60 45 6 12 5T/15 3 2T/53T/5 52 60 45 6 20 8T/15 4 3T/54T/5 31 50 45 1020 11T/15 300400 5 4T/5T 3 1 50 45 1225 14T/15 DL / T 330 2010 8 8.4 探头选择 8.4.1 探头选择应保证完全覆盖检测区域和获得最佳的检测效果。 8.4.2 检测时推
16、荐使用非聚焦探头,需要改善定量分辨力时宜使用聚焦探头。 8.4.3 探头晶片直径、中心频率和主声束角度选择见表 2。 8.4.4 当被检材料晶粒结构有明显变化时,为保证足够的穿透力或提高分辨力宜使用其他频率的探头。 8.5 PCS 值设置 8.5.1 非平行扫查时,不需要分区的工件检测, PCS 值设置为使探头对的声束轴线交点位于工件厚度的 2/3 处,声束交叉角为 110 120 ;需要分区的工件检测,PCS 值设置为使声束交叉点位于每个检测区 域厚度方向的 2/3 处。 8.5.2 对于已知缺欠或疑似缺欠部位的扫查,将 PCS 值设置为使探头对的声束轴线交点在该部位。 8.5.3 对两侧母
17、材厚度不等的焊缝检测应根据两侧母材厚度分别设置 PCS 1 值(小间距)和 PCS 2 值(大 间距) 。 8.6 扫查方式选择 8.6.1 扫查方式一般选用非平行扫查。用于缺欠的快速探测,以及缺欠长度、缺欠自身高度和缺欠埋藏 深度的测定。 8.6.2 对已发现的缺欠需要确定相对焊缝中心线的偏移量时,应进行平行扫查。 8.6.3 焊缝宽度较大或焊缝两侧母材厚度不相等且母材厚度相差 8mm以上时应进行偏置非平行扫查。 8.6.4 对两侧母材厚度不等的焊缝进行非平行扫查时,宜使用单探头对进行多次扫查,见图 9、图 10。 a) 单面扫查时,应分别进行 PCS 1 对中扫差、PCS 2 对中和偏置扫
18、差。 b) 双面扫查时,应分别进行 PCS 1 、PCS 2 对中扫查。 图 9 母材厚度不相等的焊缝检测非平面侧扫查方式 图 10 母材厚度不相等的焊缝检测平面侧扫查方式 8.6.5 具有横向裂纹倾向的焊缝应增加横向非平行扫查, 对已发现的横向缺欠需要确定缺欠在焊缝长度 方向的位置时应进行纵向平行扫查。 8.6.6 特殊情况下,也可采用其他合适的扫查方式。 8.7 表面盲区 8.7.1 TOFD 检测时扫查面和底面均存在表面盲区,盲区高度的计算参见附录 C。 8.7.2 对于 TOFD 检测存在的表面盲区,宜通过采用窄脉冲宽频带探头、减少 PCS 值、改变探头参数 和进行双面扫查等方法来减小
19、盲区高度。 8.7.3 对于表面盲区的检测应采用磁粉检测、涡流检测或其他有效方法进行,检测和质量评定应执行相DL / T 330 2010 10 9.2.3 对于直通波或底面反射波不可见或分区检测时,应采用对比试块进行深度校准。 9.2.4 深度校准应保证深度测量误差不大于工件厚度的 1,且不大于 0.5mm。 9.3 位置编码器的校准 9.3.1 检测前和每工作 4h 应对位置编码器进行校准。 9.3.2 校准时应使扫查装置移动距离不小于 500mm,检测设备所显示的位移与实际位移的误差不大 于 1。 9.4 灵敏度设置 9.4.1 检测前应在对比试块或被检工件上设置检测灵敏度。 9.4.2
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