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GB/T 11345-2013 标准解析


时间:16-02-18


丁 兵

上海船舶工艺研究所上海 200032

摘 要主要介绍了新版焊缝超声检测标准 GB/T 11345-2013焊缝无损检测 超声检测 技检测等级和评定的主要内容分析了新旧标准的差异阐述了新版标准与其他标准的关联性为正确理解和使用该系列标准提供了参考
关键词焊缝超声检测标准解析


超声检测技术以其成本低、操作简便、出具检测结果快速的优点而被广泛应用于焊缝的质量检测中。超声检测涉及的检测方法和结果评定依赖于产品设计人员或使用者所提供的检验标准。这些标准也会因产品所属行业、区域或使用状况而有所不同。目前焊缝超声检测的标准就有国际标准(ISO)、欧洲标准(EN)、国家标准(GB/AWS/JIS等)和行业标准(JB/CB等)等类别。产品设计人员或使用者根据产品的使用特性或技术要求选择合适的检验标准,实施超声检测时应根据相应技术标准来操作和评价。
针对焊缝超声检测,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会于2013年9月18日联合发布了GB/T 11345-2013《焊缝无损检测 超声检测技术、检测等级和评定》、GB/T 29711-2013 《焊缝无损检测 超声检测 焊缝中的显示特征》、GB/T 29712-2013《焊缝无损检测 超声检测 验收等级》标准(以下简称新版标准),并于2014年6月1日起实施。该系列标准属于推荐性标准,分别对应于焊缝超声检测的技术方法和检测等级、缺陷类型判定以及焊缝质量验收三个方面。

GB/T 11345-1989标准(以下简称旧版标准)规定了钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级,着重将焊缝检验所涉及的检测方 法、缺陷的等级分类给出了明确规定,对于缺陷性质的判定,只提到了“超过评定线的信号应注意其是否具有裂纹等危害性缺陷特征”, 如对评定结果有怀疑,应采取相应措施来综合判定,这些措施包括“改变探头角度、增加探伤面、观察动态波型、结合结构工艺特征”, 没有对缺陷性质的判定方法作出进一步规定。焊缝超声检测包括检测方法的选择和检测结果的评价,EN标准体系和ISO标准体系往往将这两者分别制定,而国内的大多数标准都是将检测方法和结果评定集于一体。为了适应国际化,减少检测标准的理解和执行差异,相关部门组织修订了旧版标准。新版标准GB/T11345-2013代替了旧版标准,在检测技术、检测等级和评定方面给出了规定;GB/T 29711-2013GB/T 29712-2013 属于新增标准,分别在缺陷类型的判定方法和焊缝质量验收方面给出了规定。

1 GB/T 11345-2013 标准适用范围

与任何专业标准一样, GB/T 11345-2013 标准(以下简称本标准)给出了它的适用范围。 这些适用范围包括被检对象的母材厚度、材质、焊接方式、检测方式、 接头类型以及超声衰减、温 度、材料声速范围。对于母材厚度、材质、焊接方式、检测方式、接头类型与旧 版标准的规定保持一致,而超声衰减、温度、声速范围属于新增要求。本标准与旧版标准在适用范围上的差异见表2。

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2 缺欠、 显示和缺陷

按照 GB/T 6417.1《 金属熔化焊接头缺欠分类及说明》给出的定义,缺欠是指在焊接接头中因焊接产生金属不连续、不致密或连接不良的现象。缺陷是指超过规定限值的缺欠。 新版标准中将通过超声检测所发现的缺欠称为显示, 显示分为纵向显示和横向显示。衡量显示的大小和特征采用了“ 显示长度”、“ 显示特征” 和“ 显示尺寸”。标准中的图3给出了纵向显示与横向显示的区分原则, 即基本与焊缝轴线相平行的显示定义为纵向显示, 而基本与焊缝轴线相垂直的显示定义为横向显示。本标准附录A规定了检测等级A、B和C关于横向显示与纵向显示在探头数量、 探头角度和扫查位置等方面的具体要求。

3 与“ 等级” 相关的概念

旧版标准中提到与等级相关的地方有两处, 即“ 检验等 级” 和“ 缺陷的等级分类”。按检验的完善程度和检测工作的难度系数,将检验等级依次分为A、B 和C三个级别。在适用板厚、探头数量、扫查位置、横向缺陷的检查、焊缝余高是否磨平以及是否采用串列法扫查做出了规定。根据缺陷的性质、波幅高度和指示长度,将缺陷分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 四个等级。
新版标准中给出了检测等级、验收等级、参考等级、质量等级、记录等级和评定等级。检测等级由新标准给出,分为A、B、C和D四个级别; 验收等级由 GB/T 29712-2013[10-17]给出, 分为验收等级2级和验收等级3 级两个级别,显示能否被验收, 取决于其波幅高度、类型和指示长度;参考等级由新标准给出,标准提供了设置参考等级的四种技术方法;质量等级由 GB/T 19418《 钢的弧焊接头缺陷质量分级指南》给出,根据焊缝中存在缺欠的类型, 密集程度和实际尺寸,将焊缝质量等级划分为B级(严格)、C 级(中等)和D级(一 般);记录等级与验收等 级相关,对应于两个验收等级(验收等级2级和验收等级3级),其波幅值均比相应验收等级低4dB,显示的波幅高度位于记录等级和验收等级(含)之间时,应记录其指示长度,并参与指示长度限定要求的评价; 评定等级由 GB/T 29712-2013 给出,针对四 种不同的参考等级设置技术方法,以表格(标准中表A.1)形式规定了评定等级的具体参数,评定等级的设置与验收等级有关, 即与焊缝的质量等级有关,规定了所有等于或超过评定等级的显示均应予以评定,与旧版标准中“ 评定灵敏度” 的概念一致。

检测前需要的信息

新版标准特别注重检测合同或技术协议, 对于可能影响检测方法选择或检测结果评定的技术参数作为必要的项目予以列出, 如表5所示。

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检测实施前, 检测人员除了掌握表5所列的信息外, 还应获得包括母材类型和产品门类、坡口型式、焊接工艺或焊接参数、报告要求、检测范围和发现不可验收显示后的纠正规程等信息。这里的“ 发现不可验收显示后的纠正规程” 是指当出现了不合格的显示后所采取的纠 正措施,包括是否返修,如果返修,应明确修补工艺,返修后的复检方法,扩大检测范围等质量控制手段,这些需要写书面工艺规程并获得检测合同双方的认可。

 5 人员要求

检测人员的技术能力和工作责任心决定了检测结果的可靠 性。新版标准规定了检测人员应掌握焊缝超声检测的通用知识, 具有足够的焊缝超声检测经验, 并掌握一定的材料和焊接基础知识。检测人员应按照GB/T 9445《 无损检测人员资格鉴定与认证》 或合同各方同意的体系进行资格鉴定与认证, 取得相关工业门类的检测资质,经雇主或其代理进行职位专业培训和操作授权后,持证操作。

设备要求

新版标准没有像旧版标准那样, 对超声探伤仪的工作频率、衰减器或增益器的精度和步进大小、总调节量给出具体指标,而是以“ 超声 检测仪应符合JB/T 10061《A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件》或等效标准的要求” 来规定, 并在仪器的采购和维修环节做出了规 定,特别是设备维修后维修方应“ 按产品标准出厂检验的要求出具检验证书”。

6.1 仪器性能指标

新版标准规定, 超声检测仪应定期进行性能测试, 测试方法参见JB/T 9214。仪器性能测试机构应具有计量检定资质, 测试周期不宜超过12个月。除非另有要求,新标准列出了四项宜满足的指标:温度的稳定性,显示的稳定性,水平线性的偏差,垂直线性的偏差。前两项指标来源于GB/T 27664.1《 无损检测超声检测设备的性能与检验》,在该标准中,关于稳定性的表述有三处,分别是“ 8.2相对温度变化的稳定性”、“ 9.3.2 预热后的稳定性” 和“9.3.3显示抖动”。

6.2 系统性能测试

新版标准规定了系统性能测试的时机,测试的方法以及测试的项目,并且规定,应在书面检测工艺规程中明确系统性能测试的项目、时 机、周期及其性能要求。每次检测前应测试用于缺欠定位的斜探头的入射点和折射角,入射点的测试值与标称值的偏差不大于±1mm, 折射角的测试值与标称值的偏差不大于±2°,此处的标称值应该是探头出厂时标注在探头(或质保书)上的数据。虽然只强调了用于缺 欠定位的探头需要测试,实际检测时,所有参与使用的探头都应该满足上述要求。检测灵敏度余量、分辨力和盲区的测试视检测需要而定, 这种需要应在书面检测工艺规程中予以明示。

6.3 探头参数

探头频率一般在2~5MHz之间选择, 当使用技术2以规定尺寸的平底孔为反射体设置参考等级时, 应考虑合格等级与探头频率的对应关系。一般来说,在给定介质中,降低探头频率时,散射衰减系数减小,波长增加,近场距离减小,声束扩散角增加,有利于发现缺欠。故新版标准规定,当按照GB/T 29712标准评定显示时,即只考虑显示的指示长度和回波幅度时,应选择较低的探头频率。当需要按照 GB/T 29711标准评定显示时即需要考虑显示特征和显示尺寸时,可选用较高的探头频率。因为对于较高的探头频率,声场指向性好,分辨力提高, 有利于发现更小的缺欠,便于缺欠性质的判定。

检测区域

焊接是指通过加热或加压,或两者兼用,并且用或不用填充材料, 使工件达到原子结合的一种加工方法。焊接将伴随着热量的输入,对于焊接构件接头部位的母材, 亦相当于一次冶炼过程。焊接接头附近母材因受焊接热作用而发生组织性能变化的区域称为焊接热影响区,位于热影响区域内的缺欠也会影响焊接接头性能。因此,焊缝超声检测的区域一般包括焊缝本身及焊接热影响区。热影响区的大小 和组织性能变化的程度,取决于焊接方法、焊接规范、接头型式和焊后冷却速度。 通过焊缝截面宏观低倍检验可以识别出热影响区域的 大小。有资料显示:手工电弧焊的热影响区域宽度在6.0~8.5mm; 埋弧自动焊的热影响区域宽度在5.0~7.0mm;CO2 气体保护焊的热影 响区域宽度在5.0~8.0mm;电渣焊的热影响区域宽度达到27mm。

探头移动区

为了保证声束覆盖整个检测区域, 探头应有足够的移动 区 域。新版标准附录A的表A.1~A.7分别给出了七种典型接头扫查时的探头移动 区域宽度。增加检测面如采用双面检测时,可缩短探头移动区域,探头移动区域应在书面检测工艺规程中明确。

位于探头移动区内的工件表面,应光滑平整,无焊接飞溅、铁屑、油垢及其他外部杂质,这些要求与旧版标准相同。由于焊缝检测现场很 难得到表面粗糙度的数据,因此,新版标准取消了该要求,以“ 探头移动区表面的不平整度不应引起探头和工件的接触间隙超过0.5mm” 来控制工件表面的平整度。当探头与工件的接触间隙超过0.5mm时,应修整工件表面状况。局部的隆起或凹陷导致探头与工件的接触间隙超过1mm 时, 若可以采用其他角度的探头补充扫查,这种局部的变化是允许的,否则,应修磨工件表面。
新版标准中“ 探头移动区和声束反射面应允许无干扰的耦合剂和反射物”, 其原文意思为“ 探头移动区和声束反射面应确保耦合和反射不受干扰”。

母材检测

采用斜探头对焊缝进行超声检测时,斜探头在焊缝边缘母材上的“ 探头移动区” 内沿焊缝移动扫查。当探头移动区域内的母材存在缺欠时,会影响超声波声束进入检测区域,导致焊缝缺欠的漏检或误判。母材上的缺欠可能来源于钢板的冶炼扎制过程,也可能由于受焊接 过程的影响,使得一些原本很小的缺欠变成了大缺欠。 对于探头移动区域的母材检测,新版标准给出了如下规定:

① 应在检测合同或技术协议中明确是否需要检测以及何时检测。

② 应在书面检测工艺规程中明确如何检测。

③ 如果要求检 测,发现缺欠后,应对其是否影响焊缝斜探头横波检测效果作出评价。

④ 当确认母材缺欠影响焊缝检测时,应调整焊缝超声检测技术,甚至更换检测方法。

10 时基线和检测灵敏度的设定

10.1 一般要求

新版标准规定,每次检测前应设置时基线和灵敏度。由于温度的改变,会引起材料声速的改变,根据斯奈尔定理,声速的改变将引起斜探头折射角的变化, 因而会对缺欠的定位、 定量和定性产生影响。因此,新版标准规定设置时基线和灵敏度时的温度与现场检测时的温度 差不应超过15℃。必 要时,可能需要在接近检测现场条件的环境温度下进行仪器的调试, 这些要求在旧版标准中不曾提及。

与旧版标准一样,新版标准规定了检测过程中和检测结束 前,应对时基线和灵敏度进行校验, 并增加了“ 当系统参数发生改变或等同设置受到质疑时,也应重新校验”。 当校验结果表明检测系统发生偏离时,应予以修正。修正的条件和措施作了较大改变,具体要求及说明如表6所示。

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10.2 设定参考等级

(1) 以“Φ” 3mm横孔作为基准反射体制作距波幅曲线DAC) , 相当于旧版标准中使用RB系列试块作 DACΦ3-10dB 线为参考等级孔长度应大于用-20 dB 法测得的声束宽度目前使用 的 RB 系列试块的横孔参数为 Φ3mm × 40 mm能够满足该要求

(2) 以规定尺寸的平底孔( 如 Φ” 1.5mmmm/Φ” 2mm/Φ” 2.5mm/Φ” 3mm) 作为基准反射体,制作纵波/横波距离-增益-尺寸曲线(DGS),以此为参考等级。

(3) 以宽度和深度均为1mm的矩形槽作为基准反射体。该技术仅应用于斜探头(折射角不小于70°)检测厚度8mm≤t<15mm的焊缝。这种技术以刻槽根部为基准反射体制作DAC, 以此为参考等级, 仅适用于采用大角度探头对薄板焊缝的检测,并要求刻槽长度大于 用-20 dB 法测得的声束宽度。

10.3 传输修正

当使用对比试块建立参考等级时,由于对比试块和被检对象之间可能存在材质和表面耦合差异,会造成超声能量的损失。新版标准的附 录F给出了传输修正的测试方法—固定声程法和比较法。对于传输损失差的处理, 新版标准规定:如果差值不大于2dB无需修正如果差值大于2 dB且小于12 dB应进行补偿如果差值大于等于12 dB应考虑声能损失原因条件允许时可进一步修磨工件表面探头移动区域当出现较大的声能损失而又未找到明显原因时应测量检测对象不同位置的声能传输损失并采取相应修正措施

10.4 信噪比

信噪比是指仪器示波屏上最小缺欠信号幅度与最大噪声幅度之比。由于噪声的存在会掩盖幅度低的小缺欠信号,容易引起漏检或误判, 严重时甚至无法进行检测。对于那些细小的裂纹类缺欠,由于其走向与反射特性,回波幅度往往很低,因此,信噪比对缺欠的检出起关键作用。本标准规定,焊缝检测过程中,噪声电平,不包括表面伪显示,应至少保持在评定等级-12dB以下,即确保低于评定等级12dB的缺欠信号不会被噪声电平干扰。可根据技术协议放宽信噪比要求。

11 检测技术

旧版标准以“ 初始检验”、“ 规定检验” 和“ 缺陷评价” 来规定对于不同接头型式、 不同板厚工件所选用的检测参数、 检测条件、 检测方法 和缺陷评价方法。
(1)手工扫查路径对于纵向缺欠的检测, 在保持探头声束垂直焊缝作前后移动的同时,还应作10° 左右的转动。如果检测合同或技术 协议约定要检测横向缺欠,则应按照本准则附录A的要求执行。
(2)与检测面垂直的近表面平面型缺欠,以单一斜探头检测技术是难以检出的,应在技术协议中明确检测方法,如采用串列法等。
(3)缺欠定位。新版标准规定,应建立一 个坐标系统来表明缺欠在检测区域的具体分布状况。
(4)显示评定,新版标准给出了以下规定:
① 所有超过评定等级的相关显示,应按下述②、③、④的要求评定。②最大回波幅度:应移动探头找到最大回波幅度,并记录相对于参考等级的幅度差值。使用多个探头扫查同一部位时, 应记录获得最高回波的探头所对应的参数。③显示长度:除非另有规定,纵向显示 长度 (lx) 或横向显示长度(ly), 应尽可能使用验收等级标准规定的技术测定。即采用GB/T 29712-2013附录 B 规定的“ 固定回波幅度等 级 技术”,也就是以评定等级的绝对灵敏度法来测显示的指示长度。如果检测合同或技术协议有规定采用其他测长方法也是可行的,如采用6dB法、端点峰值法等。④ 显示自身高度:显示自身高度的测定仅在有技术协议要求时执行。测定方法如移动探头用几何法测量或采用 TOFD 技术。
⑤ 显示特征: 如果检测合同或技术协议有规定,评定显示特征应按照 GB/T 29711-2013的规定执行。

12 检测报告

旧版标准在附录F中给出了检测报告和检测记录的通用格式。新版标准只提出了检测报告的要求,分别从检测对象的特征、检测合同、 检测技术、检测条件、显示的评定与记录等方面列出了31项内容需要写入检测报告,检测机构应按这些要求设置检测原始记录和报告格 式,检测人员应如实填写。

13 附录

新版标准附录A 以图表形式给出了七种典型接头型式检测等级A、B和C的具体要求,包括适用的母材厚度、探头数量、探头扫查位置、探头移动区域宽度,以及是否要采用直探头扫查焊缝,是否要做横向显示的扫查,会涉及到检测合同的约定内容。当实际检测对象与之有差异时, 应根据合同要求编制可适用的书面检测工艺规程。检测等级D的要求应由检测合同或技术协议规定。

新版标准中图A.1和表A.1给出了板-板和管-管对接焊缝超声检测的具体应用。应根据检测合同或技术协议给定的检测等级,选择符合要求的探头数量、探头类型、扫查位置、扫查方式和扫查范围。图 A.1中各个代号的含义及应用说明如表7所示。

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14 结语

开展焊缝超声检测工作, 必须严格执行检测合同或技术协议指定的标准。GB/T 11345-2013 标准与GB/T 11345-1989标准在结构形式、技 术要求等方面有较大的差异, 新版标准已经颁布并执行, 只有充分理解和掌握其技术要求,正确运用标准,编制合理的书面检测工艺规程,认真实施检测,才能实现对产品的有效检测,从而确保产品质量符合使用要求。


(文献其它内容具体详见: 《无损检测》2015年 第37卷 第4期 上海船舶工艺研究所 丁兵)



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