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标准编号 | GB/T 38898-2020 (GB/T38898-2020) | 中文名称 | 无损检测 涂层结合强度超声检测方法 | 英文名称 | Non-destructive testing--Testing method for measuring coating bond strength using ultrasonic wave | 行业 | 国家标准 (推荐) | 中标分类 | J04 | 国际标准分类 | 19.100 | 字数估计 | 14,197 | 发布日期 | 2020-06-02 | 实施日期 | 2020-12-01 | 起草单位 | 北京理工大学、上海材料研究所、中钢集团郑州金属制品研究院有限公司、内蒙古第一机械集团有限公司、北京北方车辆集团有限公司、内蒙古北方重工业集团有限公司、西安先进应力检测控制技术有限公司 | 归口单位 | 全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC 56) | 提出机构 | 全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC 56) | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 |
GB/T 38898-2020
Non-destructive testing--Testing method for measuring coating bond strength using ultrasonic wave
ICS 19.100
J04
中华人民共和国国家标准
无损检测 涂层结合强度超声检测方法
2020-06-02发布
2020-12-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 人员资格 2
5 检测方法 2
6 超声检测设备 5
7 检测条件 5
8 检测要求 5
9 检测报告的编写 6
附录A(规范性附录) 涂层强度拉伸试验装置示意图 7
附录B(规范性附录) 涂层强度等级拉伸试样结合模式设计方法 9
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)提出并归口。
本标准起草单位:北京理工大学、上海材料研究所、中钢集团郑州金属制品研究院有限公司、内蒙古
第一机械集团有限公司、北京北方车辆集团有限公司、内蒙古北方重工业集团有限公司、西安先进应力
检测控制技术有限公司。
本标准主要起草人:徐春广、贺蕾、张钫、蒋建生、丁杰、李全文、李宏伟、王海岭、杜劭峰、肖定国、
周世圆、郝娟、潘勤学、杨超、朱延玲、王秋涛、王军强、栗双怡、宋文渊、卢钰仁、尹鹏。
无损检测 涂层结合强度超声检测方法
1 范围
本标准规定了基于超声波原理的涂层结合强度无损检测方法,包括术语和定义、人员资格、检测方
法、超声检测设备、检测条件、检测要求和检测报告编写。
本标准适用于涂层、基体和粘接层均为透声性良好的金属和非金属材料构成的涂层结构,包括粘
接、烧结、化学和金属键合形成的耐磨和热障结构涂层结合强度的无损检测。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。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 8642 热喷涂 抗拉结合强度的测定
GB/T 9445 无损检测 人员资格鉴定与认证
GB/T 12604.1 无损检测 术语 超声检测
GB/T 20737 无损检测 通用术语和定义
GB/T 27664.1 无损检测 超声检测设备的性能与检验 第1部分:仪器
GB/T 27664.2 无损检测 超声检测设备的性能与检验 第2部分:探头
GB/T 27664.3 无损检测 超声检测设备的性能与检验 第3部分:组合设备
GB/T 34018 无损检测 超声显微检测方法
3 术语和定义
GB/T 8642、GB/T 12604.1和GB/T 20737界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
涂层结合强度 coatingbondstrength
涂层与基体之间界面的单位面积内的平均抗拉伸强度或等效结合强度。
注:涂层结合面开裂时对应的最大拉伸力与受拉伸涂层截面积之比,单位为牛每平方米(N/m2)。
3.2
点结合强度 pointbondstrength
超声束可检测到的最小粘接面积内的结合强度。
注:单位为牛每平方米(N/m2)。
3.3
涂层与基体之间界面的当量面积内的平均抗拉伸强度或等效结合强度。
注:涂层结合面开裂时对应的最大拉伸力与受拉伸涂层当量截面积之比,单位为牛每平方米(N/m2)。
4 人员资格
采用本标准进行检测的人员,应按照GB/T 9445或合同各方同意的体系进行超声检测资格鉴定与
认证,并由雇主或代理对其进行岗位培训和操作授权。
5 检测方法
5.1 基本原理
采用脉冲回波方法检测时,对于涂层结合完好的状态,超声波完全穿透涂层结合界面进入基体后,
基体底波反射回波能量大,结合界面能量反射率低、透射率高;对于涂层完全脱落或未结合的状态,超声
波能量被涂层脱粘界面完全反射而形成涂层底面反射回波,结合界面能量反射率高、透射率低;对于涂
层结合不够好或弱结合的状态,涂层与基体界面都存在一定程度的反射回波和透射回波,超声波能量透
射率越高、结合状态越好、结合强度越高,反之亦然;因此,对涂层回波、基体回波和结合界面回波的幅值
或能量检测,便可获得涂层结合状态。基本检测原理示意如图1所示。
a) 涂层结构及超声脉冲信号传播过程
b) 涂层结构各界面超声脉冲反射信号(能量)时序
图1 涂层结合强度超声脉冲全时域波形检测原理示意图
c) 涂层结构各界面超声脉冲透射信号(能量)时序
涂层结构不同结合强度不同,为获得每种涂层结构的结合强度的具体数值,宜制备相应涂层结构不
同结合强度的标准拉伸试样,通过拉伸试验确定标准试样的结合强度等级,涂层强度拉伸试验装置示意
图见附录A,涂层强度等级拉伸试样结合模式设计方法见附录B。
5.2 涂层界面超声波能量反射与透射
为了从能量上表述涂层结合强度,在已知耦合介质声速和声程、涂层声速和厚度、粘接层声速和厚
度、以及基体声速和厚度的条件(制备标准试样)下,通过超声A扫信号对涂层与粘接层界面进行识别,
利用超声扫查系统或面阵列超声检测系统对涂层结构进行超声反射或透射C扫,在准确获得超声全时
域波形的基础上,对指定时间长度窗[图1b)和图1c)所示的“T”]内结合层的反射或透射超声能量进
行求和,与10个等级结合强度拉伸标准试样的超声检测能量比对,得到被测涂层的结合强度等级数值。
结合强度等级可按需要增加等级数量。
5.3 涂层结合强度σ
假设超声扫查时的反射系数rs1或rs2均为0或最小值、透射系数tt1或tt2均为1或最大值,则说明
在超声束对应点位的涂层和粘接层界面完全粘接,超声信号能量出现全透射,此时对应的点结合强度为
1或最大值或当量值σth。
假设超声扫查时的反射系数rs1或rs2均为1或最大值、透射系数tt1或tt2均为0或最小值,则说明
在超声束对应点位的涂层和粘接层界面出现脱粘,超声信号能量出现全反射,此时对应的点结合强度为
零或最小值。
6 超声检测设备
超声反射式和超声透射式扫查设备均可用于涂层结合强度的无损检测;对于透声性良好的涂层结
构,宜采用满足GB/T 27664.3或GB/T 34018的超声反射式扫查设备,具备C扫功能,涂层越薄,检测
用超声频率越高、扫查装置运动精度越高;对于透声性不好的涂层结构,宜采用满足GB/T 27664.1的
超声透射式扫查设备或采用相关技术完成超声透射检测,涂层越厚,透声性越差,检测用超声频率越低,
粘接状态的检测分辨力越低。
涂层结合强度超声检测仪应至少具有以下功能:
a) 仪器应满足检测构件的频率要求;
b) 滤波设置;
c) 超声激励电压控制;
d) 超声接收增益控制;
e) 仪器的综合稳定度优于1%。
应定期对检测仪进行综合性能校准,校准间隔不超过一年。
7 检测条件
7.1 检测过程在常温环境(10℃~35℃)下进行,通常使用不含气体的脱氧水(或蒸馏水)作为耦合剂。
7.2 待检构件表面应光滑平整,并保持检测声束与待检构件表面法向一致。
7.3 在换能器与待检构件之间充满耦合剂,且二者间的垂直距离应小于换能器的焦距长度。
8 检测要求
8.1 当量结合强度测定
针对被测涂层结构制备不同结合强度等级的标准拉伸试样,涂层强度拉伸试验装置示意图及涂层
强度等级拉伸试样结合模式设计方法如附录A和附录B所述,对标准涂层拉伸试样进行检测,以获得
每种结合强度等级的当量结合强度值σth。
8.2 检测仪器标定
涂层结合强度检测前应对检测仪器进行标定。
8.3 超声换能器选择
超声换能器应满足GB/T 27664.2的要求,在有清晰超声反射波或透射波的条件下,尽可能选择高
频超声聚焦超声换能器,以获得更高的涂层结合强度状态检测分辨率,以表征结合界面强度分布细节。
8.4 超声换能器安装
反射或透射换能器的声束应与样品表面法向一致,检测表面耦合液不含气泡。
8.5 超声换能器对焦
在A扫模式下,通过调节换能器与待检构件表面间的距离使超声检测系统接收到的反射或透射信
号的幅值达到最大,使声束聚焦在结合界面上,推荐3dB经验原则。
8.6 检测区域选择
应在待检构件上选择与附录B规定的结合强度标准试样涂层面积大小相当的区域进行检测,计算
出超声反射法结合强度系数Kr或超声透射法结合强度系数Kt。
8.7 涂层结合强度σ计算
由超声反射法结合强度系数Kr或超声透射法结合强度系数Kt,和测定的标准试样的当量结合强
度值σth,根据式(5)计算出涂层的结合强度σ。
9 检测报告的编写
9.1 检测报告内容一般包括下列信息:
a) 检测单位、人员信息、检测日期等;
b) 被检测涂层结构件的材料类型、制备工艺、涂层结构尺寸描述等;
c) 超声换能器型号厂商与声学参数;
d) 标准试样的当量结合强度值σth;
e) 超声反射法结合强度系数Kr或超声透射法结合强度系数Kt;
f) 结合强度值σ。
9.2 客户若有要求,需要提供原始记录时,一般包括下列信息:
a) 扫描横向和纵向步长;
b) 分辨率和速度;
c) 扫描面积(X-Y 尺寸);
d) 脉冲收发仪能量、增益、带宽、重复频率、接收衰减、阻尼、采样率和滤波等相关参数。
附 录 A
(规范性附录)
涂层强度拉伸试验装......
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