適用于GB/T 11345-2013技術(shù)1的橫孔試塊及靈敏度設(shè)定

孟倩倩，金宇飛，劉　洋，范興釗

(1.山東瑞祥模具有限公司，濟(jì)寧 272400；2.上海材料研究所，上海 200437)

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適用于GB/T 11345-2013技術(shù)1的橫孔試塊及靈敏度設(shè)定

孟倩倩1，金宇飛2，劉洋1，范興釗1

(1.山東瑞祥模具有限公司，濟(jì)寧 272400；2.上海材料研究所，上海 200437)

設(shè)計(jì)了適用于焊縫超聲檢測(cè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11345—2013《焊縫無(wú)損檢測(cè)超聲檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)等級(jí)和評(píng)定》中技術(shù)1和GB/T 29712-2013 《焊縫無(wú)損檢測(cè)超聲檢測(cè)驗(yàn)收等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)的橫孔試塊，并介紹了用此橫孔試塊來(lái)設(shè)定靈敏度和制作DAC曲線的方法。

橫孔；試塊；超聲檢測(cè)；靈敏度

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11345-2013 《焊縫無(wú)損檢測(cè) 超聲檢測(cè) 技術(shù)、檢測(cè)等級(jí)和評(píng)定》、GB/T 29711-2013 《焊縫無(wú)損檢測(cè) 超聲檢測(cè) 焊縫中的顯示特征》、GB/T 29712-2013 《焊縫無(wú)損檢測(cè) 超聲檢測(cè) 驗(yàn)收等級(jí)》于2013年9月18日頒布,2014年6月1日實(shí)施。該系列標(biāo)準(zhǔn)為推薦性標(biāo)準(zhǔn)，分別對(duì)應(yīng)焊縫超聲檢測(cè)的技術(shù)方法和檢測(cè)等級(jí)、顯示特征判定以及焊縫質(zhì)量驗(yàn)收三個(gè)方面[1]內(nèi)容，代替GB/T 11345-1989標(biāo)準(zhǔn)。

新標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)1，明確規(guī)定了采用φ3 mm橫孔來(lái)設(shè)定參考靈敏度，但標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有給出參考試塊的圖樣。而GB/T 11345-1989中所規(guī)定的RB系列試塊，僅適用于技術(shù)1的斜探頭橫波靈敏度的設(shè)定，不適用于直探頭縱波靈敏度的設(shè)定，即RB系列試塊并不能完全滿足GB/T 11345-2013技術(shù)1的要求。

因此，用戶需依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)所給出的條件自行設(shè)計(jì)試塊。為方便用戶的使用，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)出了適用于新標(biāo)準(zhǔn)的φ3 mm橫孔試塊。

1　橫孔試塊的設(shè)計(jì)

1.1橫孔試塊的設(shè)計(jì)依據(jù)

該類(lèi)試塊的設(shè)計(jì)是依據(jù)GB/T 11345-2013標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)1要求：以直徑為3 mm的橫孔作為參考反射體，制作距離幅度曲線(DAC)；以及標(biāo)準(zhǔn)附錄E中時(shí)基線和靈敏度設(shè)定的規(guī)定而設(shè)計(jì)。即橫孔長(zhǎng)度需滿足e>2λS/Deff(e為橫孔長(zhǎng)度，λ為波長(zhǎng)，S為聲程，Deff為晶片有效直徑)；橫孔長(zhǎng)度應(yīng)大于用-20 dB法測(cè)得的聲束寬度。當(dāng)板厚t大于20 mm而小于等于40 mm時(shí)，橫孔埋深間距h=(d-10)/2；當(dāng)板厚t>40 mm時(shí)，橫孔埋深間距h≤(d-10)/2[2-4]。

1.2橫孔長(zhǎng)度的確定

1.2.1不同長(zhǎng)度橫孔反射量差異試驗(yàn)

分別加工了直徑為3 mm和長(zhǎng)度分別為40、45、50、55 mm的橫孔，橫孔端部帶有120°尖角的盲孔。橫孔埋藏深度從80～240 mm，每10 mm一檔。

試驗(yàn)時(shí)，分別選用頻率2.5 MHz與5 MHz、晶片尺寸為10～20 mm的探頭，對(duì)上述不同長(zhǎng)度和不同埋藏深度的橫孔進(jìn)行測(cè)試。表1為采用晶片尺寸為16 mm的探頭對(duì)埋深120 mm的橫孔的測(cè)試結(jié)果。

表1　晶片尺寸16 mm的探頭對(duì)埋深120 mm的

試驗(yàn)結(jié)論：用同一探頭測(cè)試埋藏深度相同的φ3 mm橫孔，來(lái)自長(zhǎng)度分別為40、45、50、55 mm的反射回波幅度均為滿屏80%時(shí)，靈敏度相差不大于0.5 dB。

1.2.2用-20 dB法測(cè)定聲束寬度試驗(yàn)

分別加工了帶有半徑為100、140、160、200 mm的階梯半圓試塊，選用不同頻率(2.5,5 MHz)、不同晶片尺寸和不同角度的探頭，在不同聲程位置進(jìn)行聲束寬度的測(cè)試對(duì)比。表2為按照GB/T 11345-2013標(biāo)準(zhǔn)10.2的規(guī)定，采用-20 dB法的部分測(cè)試結(jié)果(采用頻率為2.5 MHz與5 MHz，測(cè)試數(shù)據(jù)基本相同)。

表2　聲束寬度測(cè)試表　mm

表2未列出較小折射角的測(cè)試結(jié)果是因?yàn)槠湓囼?yàn)數(shù)據(jù)表明，對(duì)于小的折射角度，聲束寬度基本不變；并且只有當(dāng)折射角接近60°或以上時(shí)，聲束寬度才會(huì)隨聲程而變大。

試驗(yàn)結(jié)論：橫孔長(zhǎng)度40 mm，足以滿足標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的對(duì)橫孔長(zhǎng)度e>2λS/Deff的要求。

綜合上述試驗(yàn)，依據(jù)GB/T 11345-2013標(biāo)準(zhǔn)附錄E的規(guī)定，將橫孔設(shè)計(jì)為長(zhǎng)40 mm[5]，端部帶有120°尖角的盲孔。

1.3橫孔試塊的設(shè)計(jì)內(nèi)容

依據(jù)檢測(cè)范圍的不同，并且考慮到能同時(shí)滿足橫波檢測(cè)和縱波檢測(cè)的靈敏度設(shè)定的需要，共設(shè)計(jì)了五塊試塊，分別見(jiàn)圖1和表3。其中試塊代號(hào)SD為英文橫孔的縮寫(xiě)。

圖1　SD-1～SD-5試塊尺寸示意

代號(hào)試塊外形尺寸/mm反射體類(lèi)型和尺寸反射體數(shù)量適用檢測(cè)范圍/mmSD-1160×60×15?3mm橫孔18≤t≤15SD-2200×60×20?3mm橫孔215100

2　用橫孔試塊設(shè)定參考靈敏度

2.1用SD-1試塊設(shè)定參考靈敏度

2.1.1橫波靈敏度的設(shè)定

將已校驗(yàn)好的斜探頭置于圖2中a、b、c位置，前后移動(dòng)探頭使斜射波、一次反射波、二次反射波分別在φ3 mm×40 mm橫孔上得到最大反射回波，將各回波幅度分別調(diào)整至滿屏的80%高度，分別記錄各自的dB值，此即為DAC曲線的第一、二、三點(diǎn)。將以上三點(diǎn)連成一條曲線即為標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的參考等級(jí)(參考靈敏度)。

2.1.2縱波靈敏度的設(shè)定

將已校驗(yàn)好的直探頭置于圖2中d位置，前后左右移動(dòng)探頭使直射聲束在φ3 mm×40 mm橫孔上得到最大反射回波。將回波幅度調(diào)整至滿屏的80%高度，記錄此時(shí)的dB值，此即為標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的參考等級(jí)(參考靈敏度)。

圖2　用SD-1試塊設(shè)定靈敏度的示意

2.2用SD-2試塊設(shè)定參考靈敏度

2.2.1橫波靈敏度的設(shè)定

將已校驗(yàn)好的斜探頭分別置于圖3中a、b、c、d位置，前后移動(dòng)探頭使斜射波、一次反射聲波分別在φ3 mm×40 mm橫孔上得到最大反射回波。將回波幅度分別調(diào)整至滿屏的80%高度，分別記錄各自的dB值，此即為DAC曲線的第一、二、三、四點(diǎn)。將以上四點(diǎn)連成一條曲線即為標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的參考等級(jí)(參考靈敏度)。

2.2.2縱波靈敏度的設(shè)定

將已校驗(yàn)好的直探頭置于圖3中e、f位置，前后左右移動(dòng)探頭使直射聲束在φ3 mm×40 mm橫孔上得到最大反射回波。將回波幅度調(diào)整至滿屏的80%高度，記錄此時(shí)的dB值，即為標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的參考等級(jí)(參考靈敏度)。將回波幅度調(diào)整至滿屏的80%高度，記錄各自的dB值，此即為第一、二點(diǎn)。將以上二點(diǎn)連成一條曲線，即為標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的參考等級(jí)(參考靈敏度)。

圖3　用SD-2試塊設(shè)定靈敏度的示意

2.3用SD-3試塊設(shè)定參考靈敏度

2.3.1橫波靈敏度的設(shè)定

將已校驗(yàn)好的斜探頭分別置于圖4中a、b、c位置，前后移動(dòng)探頭使斜射波在φ3 mm×40 mm橫孔上得到相應(yīng)的最大反射回波，將回波幅度調(diào)整至滿屏的80%高度，分別記錄各自的dB值，此即為DAC曲線的第一、第二、第三點(diǎn)。將斜探頭分別置于圖4中d、e、f位置，前后移動(dòng)探頭分別使一次反射聲波在φ3 mm×40 mm橫孔上得到最大反射回波，將回波幅度調(diào)整至滿屏的80%高度，記錄各自的dB值，此即為DAC曲線的第四、五、六點(diǎn)。將以上六點(diǎn)連成一條曲線，即為標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的參考等級(jí)(參考靈敏度)。

2.3.2縱波靈敏度的設(shè)定

將已校驗(yàn)好的直探頭分別置于圖4中g(shù)、h、i位置，前后左右移動(dòng)探頭使直射聲束在φ3 mm×40 mm橫孔上分別得到最大反射回波。將回波幅度調(diào)整至滿屏的80%高度，記錄各自的dB值，此即為第一、二、三點(diǎn)。將以上三點(diǎn)連成一條曲線，即為標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的參考等級(jí)(參考靈敏度)。

圖4　用SD-3試塊設(shè)定靈敏度的示意

2.4用SD-4和SD-5試塊設(shè)定參考靈敏度

SD-4和SD-5試塊的靈敏度設(shè)定方法同SD-3試塊。

3　DAC曲線的制作

GB/T 29712-2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，焊縫超聲檢測(cè)時(shí)，應(yīng)評(píng)定所有等于或超過(guò)評(píng)定等級(jí)的不連續(xù)顯示信號(hào)，因此檢測(cè)靈敏度的設(shè)定值至少應(yīng)為評(píng)定等級(jí)。評(píng)定等級(jí)與驗(yàn)收等級(jí)有關(guān)，即與焊縫的質(zhì)量等級(jí)有關(guān)。

對(duì)于驗(yàn)收等級(jí)為2級(jí)的焊縫檢測(cè)，其評(píng)定等級(jí)為φ3 mm×40 mm-14 dB。對(duì)于驗(yàn)收等級(jí)為3級(jí)的焊縫檢測(cè)，其評(píng)定等級(jí)為φ3 mm×40 mm-10 dB。評(píng)定等級(jí)與板厚無(wú)關(guān)。因此按該標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定焊縫中的顯示，對(duì)于驗(yàn)收等級(jí)2級(jí)的焊縫，其檢測(cè)靈敏度至少應(yīng)為φ3 mm×40 mm-14 dB，對(duì)于驗(yàn)收等級(jí)3級(jí)的焊縫其檢測(cè)靈敏度至少應(yīng)為φ3 mm×40 mm-10 dB[2-4]。

因此，DAC曲線應(yīng)至少包括參考等級(jí)與評(píng)定等級(jí)。

在檢測(cè)時(shí)，為方便及時(shí)評(píng)定，還應(yīng)增加不同顯示長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的驗(yàn)收等級(jí)與記錄等級(jí)。

縱波與橫波檢測(cè)依據(jù)檢測(cè)范圍與驗(yàn)收等級(jí)的不同，均應(yīng)采用相同的方式設(shè)定DAC曲線，DAC曲線制作方法見(jiàn)圖5(圖中l(wèi)為缺欠顯示長(zhǎng)度)。

圖5　以φ3 mm橫孔為基準(zhǔn)的DAC曲線制作示意

其中,圖5(a)中l(wèi)>t時(shí)評(píng)定等級(jí)線與記錄等級(jí)線重合;圖5(b)中l(wèi)≤t時(shí),參考等級(jí)與驗(yàn)收等級(jí)3級(jí)重合,l>t時(shí),評(píng)定等級(jí)與記錄等級(jí)線重合;圖5(c)中l(wèi)≤0.5t時(shí),參考等級(jí)與驗(yàn)收等級(jí)2級(jí)線重合,l>t時(shí),評(píng)定等級(jí)線與記錄等級(jí)線重合;圖5(d)中l(wèi)≤0.5t時(shí),參考等級(jí)與記錄等級(jí)線重合,l>t時(shí),評(píng)定等級(jí)線與記錄等級(jí)線重合。

4　結(jié)語(yǔ)

GB/T 11345-2013與GB/T 11345-1989相比，在技術(shù)要求方面存在有較大的差異，尤其是在試塊及靈敏度設(shè)定方面差異最大。作為無(wú)損檢測(cè)人員應(yīng)充分理解標(biāo)準(zhǔn)，合理設(shè)計(jì)或選擇試塊，正確調(diào)整參考靈敏度，嚴(yán)格按照檢測(cè)工藝規(guī)程實(shí)施，才能夠確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)的橫孔試塊系列，不僅符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，更利于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的實(shí)際需求，為使用者正確理解和使用標(biāo)準(zhǔn)提供了很好的參考。

[1]丁兵. GB/T 11345-2013系列標(biāo)準(zhǔn)解析[J].無(wú)損檢測(cè)，2015，37(4)：1-10.

[2]GB/T 11345-2013焊縫無(wú)損檢測(cè) 超聲檢測(cè) 技術(shù)、檢驗(yàn)等級(jí)和評(píng)定[S].

[3]GB/T 29712-2013焊縫無(wú)損檢測(cè) 超聲檢測(cè) 驗(yàn)收等級(jí)[S].

[4]金宇飛. GB/T 11345新舊版的主要差異與探討[J].無(wú)損檢測(cè)，2015，37(5)：63-67.

[5]丁兵. GB/T 27912-2013標(biāo)準(zhǔn)解析[J].無(wú)損檢測(cè)，2015，37(5)：68-74.

The Blocks with Side-Drilled Holes and Their Sensitivity Setting According to Technique 1 of GB/T 11345-2013

MENG Qian-qian1，JIN Yu-fei2，LIU Yang1，F(xiàn)AN Xing-zhao1

(1.Shandong Ruixiang mould Co., Ltd., Jining 272400, China；2.Shanghai Research Institute of Materials, Shanghai 200437, China)

Blocks with side-drilled holes were designed according to technique 1 of the ultrasonic testing of welds in national standard GB/T 11345-2013, “NDT of welds-Ultrasonic testing-Techniques, testing levels, and assessment”, and GB/T 29712-2013, “NDT of welds-Ultrasonic testing-Acceptance levels”. The way how to use the side-drilled hole blocks to set sensitivity and make DAC was introduced.

Side-drilled holes；Block；Ultrasonic testing；Standard sensitivity

2015-07-20

孟倩倩(1987-),男,助理工程師,主要從事焊縫無(wú)損檢測(cè)及試塊生產(chǎn)工藝方法研究工作。

10.11973/wsjc201510009

TG115.28

A

1000-6656(2015)10-0035-04