DB37/T 4360-2021 中大径管道焊接接头相控阵超声检测技术规程

ICS77.040.01

CCSN77

37

山东省地方标准

DB37/T4360—2021

中大径管道焊接接头相控阵超声检测技术

规程

ThetechnicalcodeofPhased-arrayUltrasonicTestingofweldedjointsofmedium

andlargediameterpipes

2021-03-11发布2021-04-11实施

山东省市场监督管理局发布

DB37/T4360—2021

目次

前言.................................................................................II

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4一般要求...........................................................................4

5工艺参数的设置.....................................................................8

6检测..............................................................................10

7检测数据的分析和缺陷评定..........................................................12

8检测资料..........................................................................14

附录A（规范性）试块................................................................15

附录B（规范性）相控阵探头晶片灵敏度差异与有效性测试................................20

附录C（资料性）管座角接接头相控阵超声检测方法......................................21

附录D（规范性）相控阵超声检测系统定位精度测试......................................23

附录E（资料性）焊接接头相控阵超声检测典型缺陷图谱..................................24

参考文献.............................................................................27

I

DB37/T4360—2021

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由山东省市场监督管理局提出、归口并组织实施。

本文件起草单位：山东丰汇工程检测有限公司、中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司、山

东省特种设备协会、山东齐瑞无损检测有限公司、华电电力科学研究院有限公司。

本文件主要起草人：岳大庆、齐高君、徐学堃、丁成海、王敬昌、肖辉方、田力男。

II

DB37/T4360—2021

中大径管道焊接接头相控阵超声检测技术规程

1范围

本文件规定了中大径管道环向对接接头和管座角接接头相控阵超声检验方法及质量分级要求。

本文件适用于外径大于或等于100mm，且厚度为6mm～150mm的细晶钢制环向对接接头，以及安放

式筒体（封头）公称直径≥300mm或插入式筒体（封头）公称直径≥500mm，接管公称直径≥100mm的

角接接头的检测。对于厚度超出以上范围的焊接接头，经过工艺验证试验，具有足够的检测灵敏度后，

参照本文件执行。

本文件不适用于粗晶材料和奥氏体焊接接头的检测。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T12604.1无损检测术语超声检测

GB/T23905无损检测超声检测用试块

JB/T11731无损检测超声相控阵探头通用技术条件

3术语和定义

GB/T12604.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

坐标coordinates

规定检测起始参考点O点以及X、Y和Z坐标的含义。

示例：见图1。

O：设定的检测起始参考点X：沿焊缝长度方向的坐标

Y：沿焊缝宽度方向的坐标Z：沿焊缝厚度方向的坐标

图1坐标定义

3.2

扫查面scanningsurface

1

DB37/T4360—2021

放置探头的工件表面，超声波声束从该面进入工件内部。

3.3

相控阵超声检测phasearrayultrasonictesting

将按一定规律排列的相控阵探头中多个压电晶片（元件），按预先规定的设置(延时、增益、振幅

等)激发，利用被激发晶片发射(或接收)的偏转和聚焦声束检测工件中的缺陷，并对缺陷进行成像。

3.4

激发孔径activeaperture

相控阵探头单次激发晶片组的有效长度。

注：激发孔径长度见公式(1)计算，如图2所示。

A=n×e+g×(𝑛−1)································································(1)

A——激发孔径g——相邻两晶片之间的间隙e——单个晶片宽度

n——晶片数量p——相邻两晶片中心线间距W——单个晶片长度

图2激发孔径

3.5

角度增益修正anglecorrectedgain

扇形扫描角度范围内，不同角度的声束检测同一深度（或声程）相同尺寸的反射体时，使回波幅度

等量化的增益补偿，也称做角度修正增益或ACG。

3.6

聚焦法则focallaw

通过控制激发晶片数量，以及施加到每个晶片上的发射和接收延时，实现波束偏转和聚焦的算法或

相应程序。

3.7

基准灵敏度referencesensitivity

将对比试块人工反射体回波高度或被检工件底面回波高度调整到某一基准时的灵敏度。

3.8

扫查灵敏度scanningsensitivity

在基准灵敏度基础上，通过工艺验证，确定的实际检测灵敏度。

3.9

扇形扫描sectorscanning

采用同一组晶片和不同聚焦法则得到的声束，在确定角度范围内扫描被检工件，也称S扫描。

3.10

电子扫描electronicscanning

采用不同的晶片和相同聚焦法则得到的声束，在确定范围内沿相控阵探头长度方向扫描被检工件，

也称作E扫描。

2

DB37/T4360—2021

3.11

线性扫查linearscanning

探头前端在距焊缝边缘（或焊缝中心）一定距离的位置上，平行于焊缝方向进行的直线移动。

示例：见图3。

a)采用一个相控阵探头的线性扫查b)采用两个相控阵探头的线性扫查

图3线性扫查

3.12

斜平行扫查obliqueparallelscan

检测时，入射声束方向与焊接接头中心线成一定夹角，按照给定探头距离进行扫查的方式。

示例：见图4。

图4斜平行扫查

注：一般用于保留余高焊接接头横向缺陷的检测。

3.13

多次沿线扫查multiplescan

探头按照栅格式的轨迹行进，以实现对检测部位的全面覆盖或多重覆盖。

示例：见图5。

图5多次沿线扫查

3.14

相关显示relevantindication

由缺陷引起的显示为相关显示。

3

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3.15

非相关显示non-relevantindication

由于工件结构(如焊缝余高或根部)或者材料冶金结构的偏差(如金属母材和覆盖层界面)引起的显

示。

3.16

条形缺陷stripyflaw

在同一视图中，测量扫查数据中缺陷影像的长度和宽度，长宽比大于3的缺陷。

3.17

圆形缺陷roundflaw

在同一视图中，测量扫查数据中缺陷影像的长度和宽度，长宽比小于或等于3的缺陷。

3.18

成像视图imagingview

相控阵超声成像视图有多种视图显示：分别为A显示（波型显示）、B/D显示（横断面显示）、C显

示（水平面显示）、S显示（扇形显示）等多种形式来显示结果，利用不同形式的扫描组合可获得整体

检测图像。

示例：见图6。

图6成像视图

4一般要求

4.1检测人员

4.1.1从事相控阵超声检测的人员至少应持有超声波检测Ⅱ级（中级）及以上资格证书，并通过相控

阵超声检测技术培训，取得相应证书。

4.1.2相控阵超声检测人员应熟悉所使用的检测设备。

4.1.3相控阵超声检测人员应具有实际检测经验并掌握一定的金属材料及加工的基础知识。

4.2检测设备和器材

4.2.1通则

4.2.1.1相控阵超声检测设备主要包括仪器主机、探头、扫查装置及附件等。

4.2.1.2上述各项应单独或成套具有产品质量合格证或制造厂出具的合格文件。

4.2.2检测仪器

4

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相控阵仪器应为计算机控制的含有多个独立脉冲发射/接收通道的脉冲反射型仪器，同时应具备如

下几点性能要求：

a)仪器增益调节最小步进不应大于ldB；

b)-3dB带宽下限不高于1MHz，且上限不低于15MHz；

c)采样频率不应小于探头中心频率的6倍；

d)幅度模数转换位数应不小于8位；

e)仪器的水平线性误差不大于1%，垂直线性误差不大于3%；

f)所有激励通道的发射脉冲电压具有一致性，最大偏移量应不大于设置值的5%；

g)各通道的发射脉冲延迟精度不大于5ns。

4.2.3探头

相控阵探头一般选择线阵或面阵探头，除满足相应的产品质量标准要求外，也应符合下列要求：

a)探头应符合JB/T11731的要求，应由多个晶片组成阵列，探头可加装用以辅助声束偏转的楔

块或延迟块；

b)中心频率偏差的最大允许值为标称频率的±10%；

c)探头的-6dB相对频带宽度不小于55%；

d)同一探头晶片间灵敏度差值应不大于4dB。

4.2.4扫查装置

扫查装置一般包括探头夹持部分、驱动部分、导向部分及位置传感器，具体应符合下列要求：

a)探头夹持部分应能调整探头位置，在扫查时应能保持探头相对位置及角度不变；

b)导向部分应能在扫查时使探头运动轨迹与拟扫查轨迹保持一致；

c)扫查装置可采用电机或人工驱动；

d)扫查装置应具有确定探头位置的功能，可通过位置传感器或步进电机实现对位置的定位与控

制。

4.3试块

试块包括标准试块、对比试块、模拟试块。

4.3.1标准试块

标准试块是指用于仪器探头系统性能校准的试块，主要用于声速、楔块延时、ACG的校准，也可用

于检测灵敏度的校准。本文件采用的角度增益修正试块为R50、R100半圆试块；相控阵超声检测系统性

能测试试块为相控阵A型试块和相控阵B型试块，具体形状尺寸应符合附录A要求。

4.3.2对比试块

4.3.2.1对比试块的外形尺寸及材料性质应能代表被检工件的特征，试块厚度应与被检工件的厚度相

对应。如果涉及不同工件厚度对接接头的检测，试块厚度的选择应由较大工件厚度确定；对比试块的其

他制作要求应符合GB/T23905。

4.3.2.2本文件采用的对比试块为GS、GD、CSK-ⅡA系列试块，具体形状尺寸应符合附录A要求。

4.3.3模拟试块

模拟试块与被检测工件在规格、材质和焊接工艺等参数应相同或相近。主要用于检测工艺验证、扫

查灵敏度的校准、信噪比评价等目的，按缺陷制作方式可分为焊接缺陷试块和机加工缺陷试块：

5

DB37/T4360—2021

a)焊接缺陷试块：其缺陷类型主要包括裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷、圆形缺陷等；

b)机加工缺陷试块：其缺陷类型主要包括横孔、V形槽及其他线切割槽等反射体。

4.4耦合剂

4.4.1应选用具有良好的透声性、易清洗、无毒无害，有适宜流动性的材料，典型的耦合剂包括水、

甲基纤维素、洗涤剂、机油和甘油。

4.4.2实际检测采用的耦合剂应与检测系统设置和校准时的耦合剂相同。

4.5仪器设备的校准、核查及检查要求

4.5.1校准和核查

4.5.1.1相控阵仪器的性能指标应每年进行一次校准。仪器的水平线性和垂直线性应每隔六个月至少

进行一次核查。

4.5.1.2扇扫成像分辨力在A型试块上进行，几何尺寸测量误差在B型试块上进行，调校方法参考JJF

1338。

4.5.1.3在新探头开始使用时，应对相控阵探头晶片的灵敏度差异及有效性进行测试，按照附录B执

行。

4.5.1.4在首次使用前或每隔一个月应对位置传感器进行校准，调整设备参数使仪器显示的位移与实

际位移误差小于1%，最大值误差不超过10mm。

4.5.2检查

4.5.2.1每次检测前应检查仪器设备外观、线缆连接接头及屏幕显示等是否正常。

4.5.2.2每次检测前应对检测灵敏度进行检查确定，确保满足检测需求。

4.6检测技术等级

4.6.1相控阵超声检测技术等级分为A、B、C三个级别，检测等级的选择应符合制造、安装等有关规

范、标准及设计图纸规定。一般应采用B级技术等级进行检测，对重要设备的焊接接头，可采用C级技

术等级进行检测。

4.6.2不同检测技术等级的一般要求：