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GB/T 11345-2013系列标准与CB/T 3559-2011标准比较


时间:16-02-19


NDT

丁兵周飞旭

标准建立的背景

GB/T 11345-2013系列标准的建立, 是基于GB/T 11345-1989版本, 使用年限较长, 其中有些技术要求不再适用当前的检测要求, 同时也无法满足与国际检测标准接轨。为了适应国际间的产品贸易和技术交流, 标准编制组将焊缝超声检测的现行国际标准作出适当修改或直接采用后, 建立了新的国家标准。
CB/T 3559-2011是在原有标准CB/T 3559-1994的基础上修改建立的。在修订过程中,考虑到了欧洲标准EN 1714 和EN 1712、美国标准AWSD 1.1、日本标准 JISZ3060以及国内标准JB/T 4730在船舶行业的应用状况。CB/T 3559 规 定 了船舶钢焊缝超声检测的技术方法和质量评定。CB/T 3177-1994也是原有标准的一个组成部分, 它主要规定了船舶钢焊缝射线和超声检测应遵循的基本要求,对焊缝检查的方法、技术要求、检查数量和质量验收作出了规定。近年来,各个船级社的入级规范中对于焊缝的检验要求有了明确规定,因此,在对CB/T 3559标准进行修订时, 只将CB/T 3177中与焊缝修补和复检的有关内容提炼出来,一并写进新的CB/T 3559中。

标准体系

焊缝超声检测技术涉及检测方法缺欠性质判定和焊缝质量评定三个方面现行焊缝检测国家标准将这三个方面的内容分开制定了三个标准GB/T 11345-2013为超声检测技术标准在检测技术检测等级和显示评定等方面作出了规定GB/T 29711-2013为焊缝中显示特征的判定标准在显示类型划分和判定方法上给出了规定GB/T 29712-2013焊缝质量验收标准共设定了两个验收等级--验收等级级和验收等级根据焊缝中显示的类型回波幅度显示尺寸密集程度和累计长度等要素评判被检焊缝合格与否GB/T 19418-2003规定了焊缝中缺欠的等级划分原则根据焊缝中存在缺欠的性大小部位和密集程度将其分为三个级其中级相当于成品焊缝的最高要求级相当于成品焊缝的中等要求级相当于成品焊缝的一般要求GB/T 11345-2013GB/T 29712-2013均以表格形式给出了焊缝质量等级检测技术等级和验收等级之间的对应关系级质量等级的焊缝一般不要求做超声检测如果合同或协议有规定则可参照级焊缝的要求执行。CB/T 3559-2011则直接给出了船舶钢焊缝超声检测的技术要求和质量评定方法而关于焊缝的质量等级和检测数量则由相应船级社的入级规范来确定

适用范围

GB/T 11345-2013标准的适用范围包括被检对象的母材厚度材质类别焊接方式检测方式头类型以及超声衰减温度材料声速范围等对于前五项与CB/T 3559-2011标准的规定基本一致而后三项则在CB/T 3559中没有提到为了适应船舶产品建造CB/T 3559-2011还在板厚范围上根据实际情况作了放宽同时也给出了不适用的情两标准在适用范围上的差异见表

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针对上述适用范围,GB/T 11345-2013标准给出了四个检测等级-A、B、C、D,不同的检测等级对缺欠的检出率会有所不同。当检测条件满足上述要求 时,可采用标准中附录A的规定来实施检测。当检测条件不满足上述要求时,如非铁素体材质、局部熔透焊缝、采用自动化检测以及工件温度不在0℃~60℃ 时,若有检测要求,则应按检测合同的规定,采用检测等级D来实施检测,检测合同中应明确检测对象、检测参数和检测结果的评价方法。CB/T 3559-2011明确了其适用与不适用的情况。根据检测的完善程度和检测工作的难度,CB/T 3559标准规定了A、 B、 C 三个检测技术等级,并按 A、B、C的顺序递增。不同的检测技术等级分别对应着包括探头类型、探头数量、扫查面、使用波次、横向缺欠检测要求、焊缝余高处理和母材检测要求等参数的具体要求。检测技术等级应按工件的材质、结构、焊接方法和承受载荷的不同,由产品设计人员或使用者进行选用。无特殊规定时,检测技术等级按B级执行。

4  检测合同或技术协议

工业产品的焊缝超声检测属于技术服务活动,检测的实施会涉及合同各方利益。为了维护合同各方利益, 明确合同各方职责, 检测实施前应将技术要求和技术指标予以明确。在检测技术和显示评定方面,GB/T 11345-2013给出了各种可能的参数。而对于具体的检测项目,GB/T 11345-2013特别强调检测实施前对于那些容易导致检测结果出现偏差的因素,如参考等级的设定方法、显示的评定方法、验收等级、检测等级、横向显示的检测范围以及母材检测等,均应在检测合同或技术协议中明确。船舶产品钢焊缝超声检测的对象相对简单,CB/T 3559-2011给出了可选的检测技术参数范围,同时要求检测实施前应在工艺规程和工艺卡中予以明确,对于检测合同或技术协议的内容没有明确规定。在生产与检验部门之间, 船厂一般是按检测申请单来约定检测内容和技术要求。

5 检测人员

检测人员的技术水平和职业素养决定了检测结果的正确性和可靠性。GB/T 9445标准等同采用了ISO 9712标准,中国船级社《无损检测人员资格鉴定与认证规范》 也参照了ISO 9712标准,两者在检测技术人员的基本素质、培训内容、考核要求以及操作授权等方面给出了规定。GB/T 11345-2013CB/T 3559-2011标准都提 出检测人员应掌握基本的超声检测原理,了解有关焊接、材料、结构和热处理等相关知识。检测人员应经专业培训和业主授权,在其证书许可范围从事超声检测工作。因此,GB/T 11345-2013CB/T 3559-2011在人员要求方面的规定是一致的。

6 检测设备和器材

6.1 设备

GB/T 11345-2013标 准从设备采购、维修保养、性能验证、参数测试到使用和校核全过程作出了规定,并强调书面检测工艺规程中应明确系统测试项目、时机、周期及其性能要求。该标准提出了仪器性能验证的四个指标--温度的稳定性、显示的稳定性、水平线性的偏差和垂直线性的偏差。前两个指标在国内超声检测标准中不曾见到,其来源是国家标准GB/T 27664.1-2011无损检测超声检测设备的性能与检验 第部分仪器》,但有修改于测试这两项指标需要专用设备一般检测机构无法执行因此目前这两项指标的测试还只能由仪器生产厂家负责完成并提供测试报告水平线性的偏差要求是不大于全屏宽度的±2%与之前版本放松了垂直线性的偏差要求是测试值与理论值的偏差不大于±3%评价方法发生了改变CB/T 3559-2011标准规定仪器性能测试应按企业质量管理体系文件的要求执行并按照JJG746的测试方法给出了水平线性误差垂直线性误动态范围衰减器/增益器的量程和精度等要求而对于检测系统还 给出了核查项目和周期分辨灵敏度余量等规定如水平线性误差不大于1%垂直线性误差不大于5%

6.2 探头

焊缝超声检测时有关探头类型频率晶片尺折射角度等参数的选择依据是a.焊缝中可能存在的缺欠类型及探头布置b.声束覆盖整个检测区不出现漏检c.主声束尽量与危害性缺欠延伸面垂直d.控制声程距离确保检测灵敏度e.耦合良减小声能损失GB/T 11345-2013在这几方面做了描述性规定频率的选择与显示的评定方法和被检工件材质衰减系数有关当以显示的回波幅度和指示长度作为评价依据时应选择2MHz5MHz范围内的较低频率以便于发现显示当以显示的特征和尺寸作为评价依据时应选择2MHz5MHz范围内的较高频率以便于显示类型的判定当材质衰减系数较高且使用较长声程检测时可选用1MHz左右的检测频率选择探头折射角时斜探头主声束尽量垂直于焊缝熔合面若使用多探头检测其角度差值不小于10°当使用一次反射 波检测时为了避免波形转换带来的能量损失和回波信号干扰应考虑声束与工件底面法线夹角的大小其值应在35°70°之间别是曲面工件检测纵向焊缝时尤其要注意
晶片尺寸的大小和发射/接收超声能量有关时也决定了探头外形尺寸的大小影响耦合效果短声程检测时标准推荐的晶片直径为6mm12mm长声程检 测时标准推荐的晶片直径为12mm24mm为了达到良好的耦合效果标准规定探头与工件接触面之间的间隙不得超过0.5mm并给出核算公式/。CB/T 3559-2011标准以表格形式推荐了探头频率探头角度以及探头布置的一般原则薄板焊缝选用较高频率厚板焊缝选用较低频率探头角度和数量的选择与板厚和检测等级有关在耦合要求上标准考虑了工件曲率半径与探头接触面宽之间的关系/应对探头接触面作出修磨确保耦合效果在曲面工件检测上GB/T 11345-2013对耦合效果的要求高于CB/T 3559-2011

6.3 试块

试块是焊缝超声检测不可缺少的一部分利用设置在试块上的参考反射体可用于仪器探头性能指标的测试也可用于检测系统灵敏度的调节和缺欠的评价根据试块的用途可将其分为标准试块和参考试块GB/T 11345-2013使用的标准试块ⅡW-V1ⅡW-V2试块用于检测系统时基线的调节根据灵敏度设置方法标准还提供了四种参考反射体分别是直径为3mm的侧边钻孔径为1.5mm~3mm的平底孔宽度和深度均为1mm的矩形槽以及串列法检测用到的 6mm平底CB/T 3559-2011使用的标准试块可以是ⅡW系列试块CSK-ⅠA试块或其他等效试块使用的参考试块为3mm的侧边钻孔根据被检工件的厚度范围可以选用CTRB-1用CTRB-2用CTRB-3试块,而对于T型接头的直探头检测,还要用到直径为2mm、3mm 和4mm 的平底孔试块。两个标准都用到了3mm侧边钻孔试块,但具体要求有所不同。在CB/T 3559-2011标准中,采用了3mm×40mm的横通孔,试块的外形尺寸和横孔的分布很明确,用于斜探头检测焊缝时灵敏度的调节。在GB/T 11345-2013标准中,采用了3mm的盲孔,试块的长度与使用探头的折射角度有关,声程越长,试块长度就越长;试块的高度与被检工件的板厚有关,工件板厚越厚,所需的参考反射体越多,试块就越高;试块的宽度与横孔长度有关,标准要求横孔长度应大于用-20dB法测得的声 束宽度。根据标准提供的理论计算公式,横孔长度应满足e≥2λS/Deff可知,其长度值要求与探头的频率、晶片尺寸、折射角度以及横孔设置深度有关,当板厚达到80mm时,试块的宽度应超过40mm。错位布置的横孔既可以用于斜探头检测焊缝时的灵敏度设定,也可以用于直探头检测焊缝时的灵敏度设定。

7 检测技术

GB/T 11345-2013的要求通常满足了编制书面检测工艺规程的需要。是否需要书面检测工艺规程由检测合同或技术协议规定。标准给出了以横孔技术、平底孔技术、矩形槽技术和串列技术等四种方式来设置检测灵敏度的方法,具体的检测灵敏度由所选用的灵敏度设定技术方法和验收等级决定;以表格形式建立了焊缝质量等级、 检测等级和验收等级的关联性;对于各种类型焊接接头--板-板/管-管对接接头、T型接头、插入式管座角接头、L型接头、骑坐式管座角接头、十字接头和管座相贯角接头等七种典型接头形式,分别以图和表格形式,给出了不同检测等级所对应的探头类型、探头数量、扫查范围、探头布置和扫查方式。焊缝边缘斜探头声束经过的母材区域是否需要采用直探头检测取决于检测合同或技术协议,即使检测合同中没有提到母材的检测要求,但焊缝检测人员还得要提供证据,表明母材中存在的缺欠或高衰减不会影响焊缝的检测和评价,这里某种程度上暗示了焊缝检测前应采用直探头进行斜探头扫查移动区域的母材检测。检测区域的宽度包括焊缝本身及焊缝边缘以外母材的一定区域,这个区域是指焊缝的热影响区宽度并不得少于10mm。焊缝热影响区域宽度取决于焊接方法、焊接规范、接头型式和焊后冷却速度,检测人员可以通过查阅焊接工艺文件或观察焊缝截面宏观低倍检验图来确认热影响区域的宽度。

CB/T 3559-2011明确指出检测人员应按照工艺卡执行操作,检测工艺卡应按照检测工艺规程或相关技术标准和协议来制定。检测工艺卡应针对具体的工件,给出探头数量和角度、检测面、评定区域和扫查方式,以及灵敏度的设定要求和缺欠的评定方法。标准规定,灵敏度的设定与工件母材厚度有关;焊缝边缘斜探头声束经过的母材区域是否需要采用直探头检测取决于检测等级,只有检测等级C 才有此要求; 检测区的宽度包括焊缝本身和焊缝两侧指定的区域;扫查方式包括前后、左右、转角和环绕四种基本形式;扫查速度不得超过150mm/s;采用锯齿形扫查纵向缺欠,采用平行或斜平行方式扫查横向缺欠,探头覆盖率应大于晶片尺寸的10 %;根据缺欠回波高度所在的区域,分别以相对6dB法或评定线绝对灵敏度法测长。

8 质量控制

焊缝超声检测工作质量取决于检测人员的技术水平、所用的仪器设备和检测技术。两个标准在检测工作的质量控制方面都给出了相应规定,检测前需要进行时基线性调节和灵敏度设定,检测后应对检测系统进行复核,复核的时机和要求基本一致。但是,对于复核结果的处理上有较大差异,在灵敏度变化方面,CB/T 3559-2011规定以2dB为临界值,而GB/T 11345-2013则以4dB为临界值, 相比而言,GB/T 11345-2013显得宽松一些;在时基线偏差方面,CB/T 3559-2011规定以时基线的10%为临界值,而GB/T 11345-2013则 以2%为临 界值,相比而言,GB/T 11345-2013显得严谨一些。

9 缺欠评定

缺欠是指在焊接接头中因焊接产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象。缺陷是指超过规定限值的缺欠。焊缝中的不连续在超声检测中表征为显示.GB/T11345-2013指出显示的基本参数有回波幅度、显示长度、显示特征和显示尺寸。通过移动探头找到相关显示的最高回波,并记录其相对于参考等级的幅度差值; 对超过评定等级的显示, 通过移动探头,记录回波幅度降低至评定等级时探头移动的距离,以此作为显示的长度。GB/T29711-2013将显示的特征定义成平面型和非平面型两个类别,根据显示的几何位置、回波幅度、定向反射、静态波形、 动态波形并结合焊接技术,标准给出了焊缝中显示特征评定的基本步骤。GB/T 29712-2013规定了厚度为8mm~100mm材质为铁素体全熔透焊接接头超声检测的验收等级2级和3级,对于非铁素体、局部熔透焊缝以及厚度超过100mm的焊缝,在充分考虑了工件的几何形状和声学性能的前提下,也可以使用。根据显示的回波幅度、类型和密集程度,并结合验收要求,判定被检焊缝是否合格。检测之前必须知道焊缝的质量等级,并由此确认被检焊缝的验收等级。缺欠评定的具体要求如下:
①显示高度的测量和评定由检测合同或技术协议规定
②要求评定显示特征时,平面型显示不可验收,非平面型显示按下列要求进行;
③要求检测横向显示时,验收等级按纵向显示执行;
④单个显示看回波幅度和指示长度,缺欠的指示长度和板厚的倍数关系决定回波幅度是否可验收。一般来讲,较短的显示长度,可以允许较高的回波幅度,较长的 显示长度,只能允许较低的回波幅度。当回波幅度超过验收等级时,评定不合格;当回波幅度不超过记录等级时,评定合格;当回波幅度高于记录等级但不超过验收等级时,应予以记录,并参与到群显示和累计长度的评定;

⑤ 群显示的评定是基于一些空间位置相距较近,回波幅度超过记录等级但不超过合格等级的显示,它们各自对于焊缝质量的破坏作用较小,但累计作用可能会较大。对于那些在空间位置关系同时满足群显示条件的相邻两个显示将被认为是一个显示,并取其较高回波幅度和含间距的指示长度之和来按单个显示评定回波幅度是否合格;
⑥累计长度的评定是指在一定焊缝长度(lw)范围内, 控制回波幅度超过记录等级的合格显示的密集程度。由于所有回波幅度超过验收等级的显示已经评为不合格,而回波幅度不超过记录等级的显示已经评为合格,因此,累计长度的评定只是针对那些回波幅度介于记录等级以上且不超过合格等级的显示,指定的焊缝长度即为评定区间lw,评定区间lw的取值仅与被检焊缝的板厚有关:当t<15mm时,lw=6t; 当t≥15mm时,lw =100mm;允许的累计长度仅与焊缝验收等级有关:对于验收等级2级,不应大于lw 的20%,对于验收等级3级,不应大于lw的30%。CB/T 3559-2011针对焊缝中缺欠的类型、波高、指示长度和分布状态,将焊缝质量等级 划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ共五个级别,存在缺欠的焊缝能否被验收取决于产品设计文件中规定的验收等级。检测人员应根据缺欠的静态波形、动态波形并结合结构形式和焊接工艺等要素估判缺欠性质,标准将裂纹、未焊透和未熔合定义为危害性缺欠, 焊缝中若出现此类缺欠则直接评定为Ⅴ级。对于非危害性缺欠,则要根据回波幅度、指示长度和累计长度依次评定,主要要求如下:
①制作DAC时,设置了三条线--判废线(RL)、定量线(SL) 和评定线(EL); 三个区--Ⅰ区(评定线与定量线之间,包括评定线)、Ⅱ区(定量线与判废线之间,包括定量线)、Ⅲ区(判废线及以上);
②波峰位于Ⅰ区评为Ⅰ级, 波峰位于Ⅲ区评为Ⅴ级;
③波峰位于Ⅱ区,单个缺欠指示长度大小按标准中表6评级,相邻缺陷满足条件时考虑累加;
④指定焊缝长度6T或150mm内,波峰位于Ⅱ区的缺欠,累计长度不得超过标准中表7的规定,被检焊缝长度较小时还要考虑折算。

10 不合格焊缝的处理

焊缝经过超声检测当发现有不合格缺欠时个标准均给出了相应要求GB/T 11345-2013规定"发现不可验收显示后的纠正规程" 是焊接接头超声检测前检测人员应获得的必要信息不合格部位是否需要返修焊缝返修工艺返修部位的超声复检以及检测区域的大小等要求均应有明确规CB/T 3559-2011规定了 低于验收标准的焊缝应予以返修返修部位应按原检测工艺执行检测返修次数由制造单位设计单位和使用单位共同决抽检部位返修后复检时应扩大复检比例

11 结语

GB/T 11345-2013系列标准作为国家层面的技术标准其包含的内容较为广泛覆盖的检测对象较为丰富设置的技术要求也是最低要求使用时应根据具体的检测合同或技术协议选择合理的检测技术方法仪器设备探头和试块以及缺欠的评价方CB/T 3559-2011属于船舶行业标准适用于船舶建造或维修过程中钢焊缝的脉冲反射式手工超声检测和质量评价具有明确的针对性两个标准在工艺技术上也有一些相似之处使用时应根据检测对象的特点和检测技术合同之要求做到正确选用技术参数和合理评定缺欠


参考文献:(

2015-10

(来源:无损检测/NDT Vol.39 No.5 丁兵 周飞旭 )








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