| 标准编号 | GB/T 33488.5-2024 (GB/T33488.5-2024) | | 中文名称 | 化工用塑料焊接制承压设备检验方法 第5部分：衍射时差法超声检测 | | 英文名称 | Test method of pressure equipment of thermoplastics welded for chemicals - Part 5: Time of flight diffraction | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | G94 | | 国际标准分类 | 71.120; 19.100 | | 字数估计 | 26,246 | | 发布日期 | 2024-04-25 | | 实施日期 | 2024-11-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 33488.5-2024: 化工用塑料焊接制承压设备检验方法 第5部分：衍射时差法超声检测
ICS 71.120;19.100
CCSG94
中华人民共和国国家标准
化工用塑料焊接制承压设备检验方法
第5部分:衍射时差法超声检测
2024-04-25发布
2024-11-01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
引言 Ⅳ
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 2
5 检测设备 2
6 检测技术等级、工艺文件及工作程序 8
7 检测方法 10
8 检测数据分析 14
9 缺陷评定和质量分级 16
10 检测记录和报告 18
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《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。
本文件是GB/T 33488《化工用塑料焊接制承压设备检验方法》的第5部分。GB/T 33488已经发
布了以下部分:
---第1部分:总则;
---第2部分:外观检测;
---第3部分:射线检测;
---第4部分:超声检测;
---第5部分:衍射时差法超声检测。
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。
本文件由中国石油和化学工业联合会提出。
本文件由全国非金属化工设备标准化技术委员会(SAC/TC162)归口。
本文件起草单位:宁波市特种设备检验研究院、耐氟隆集团有限公司、天津市特种设备监督检验技
术研究院、重庆鹏程无损检测股份有限公司、湖南安广检验检测有限公司、台州市特种设备检验检测研
究院、江苏省特种设备安全监督检验研究院、管网集团(徐州)管道检验检测有限公司、贵州省特种设备
检验检测院、浙江省特种设备科学研究院、安徽华工智能科技研究院有限公司、机械工业上海蓝亚石化
设备检测所有限公司、嘉兴市特种设备检验检测院、福建省锅炉压力容器检验研究院、宁夏特种设备检
验检测院、四川省特种设备检验研究院、深圳市友通塑焊机械有限公司、广东省特种设备检测研究院中
山检测院、浙江华南环保装备股份有限公司、广东珺相科技有限公司、临海伟星新型建材有限公司、重庆
市特种设备检测研究院、上海市特种设备监督检验技术研究院、天华化工机械及自动化研究设计院有限
公司。
本文件主要起草人:王杜、黄焕东、司永宏、谢林峰、任志峰、金仲平、吴军、侯纯武、聂印、陈定岳、
贾邦龙、许波、王胜辉、王锋淮、钱盛杰、董洋、沈正祥、田利、朱潮明、王芳、王文达、陈文杰、王孟军、
杨玲、俞振兴、陈波、于进杰、梅琳、许志军、蔡正、陈世旺、袁坤、杨圣轩、段洪斌、贺正文、肖丽娟、
桑临春。
引 言
GB/T 33488.5旨在提供可靠的化工用塑料焊接承压设备的焊缝无损检测方法,以评价设备焊缝的
质量等级,保证设备的使用安全性,由5个部分组成。
---第1部分:总则。目的是对化工用塑料焊接承压设备的焊缝无损检测提出总体要求。
---第2部分:外观检测。目的是提供可靠的化工用塑料焊接承压设备的焊缝外观检测方法。
---第3部分:射线检测。目的是提供可靠的化工用塑料焊接承压设备的焊缝射线检测方法。
---第4部分:超声检测。目的是提供可靠的化工用塑料焊接承压设备的焊缝超声检测方法。
---第5部分:衍射时差法超声检测。目的是提供可靠的化工用塑料焊接承压设备的焊缝衍射时
差法超声检测方法。
化工用塑料焊接制承压设备检验方法
第5部分:衍射时差法超声检测
1 范围
本文件规定了化工用塑料焊接制承压设备衍射时差法超声检测(以下简称为“TOFD检测”)方法
的一般要求、检测设备、检测技术等级、工艺文件及工作程序、检测方法、检测数据分析、缺陷评定和质量
分级以及检测记录和报告。
本文件适用于以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等热塑性塑料板材、管材和管件等为
原料,采用热熔焊工艺焊接,壁厚为10mm~70mm的塑料焊接制承压设备对接接头的TOFD检测。
本文件适用于热塑性塑料的热熔焊工艺焊接接头中夹杂物、孔洞、裂纹、熔合面缺陷、冷焊缺陷的
检测。
本文件不适用于热塑性塑料的热熔焊工艺焊接接头中过焊、熔合面过短、不对中缺陷的检测。
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/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 33488.4 化工用塑料焊接制承压设备检验方法 第4部分:超声检测
JB/T 9214 无损检测 A型脉冲反射式超声检测系统工作性能测试方法
JB/T 10062 超声探伤用探头性能测试方法
NB/T 47013.3-2015 承压设备无损检测 第3部分:超声检测
NB/T 47013.10-2015 承压设备无损检测 第10部分:衍射时差法超声检测
3 术语和定义
NB/T 47013.10-2015界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
夹杂物 inclusion
焊后残留在热熔焊接接头中的夹杂异物。
注:如泥沙、杂草、金属屑等。
3.2
孔洞 hole
热熔焊接时,由于缩孔、气孔等原因形成的焊接接头的内部孔穴。
3.3
裂纹 crack
热熔焊接时,由材料收缩或应力作用等导致的热熔焊接接头中的裂缝。
3.4
熔合面缺陷 defectoffusionface
由于热熔接头熔合面存在大面积微小气泡造成的熔合面连接不牢而形成的面积型缺陷。
3.5
冷焊 cold-weld
热熔焊接过程中,由于加热板温度过低或加热时间过短导致的焊接接头焊接热量不足而形成的熔
接面没有充分熔融的缺陷。
3.6
过焊 over-weld
热熔焊接过程中,由于加热板温度过高、加热时间过长或焊接压力过大导致焊接接头焊接热量过多
而形成的焊接缺陷。
3.7
热熔焊接过程中,由于焊接压力过大导致熔料被大量挤出,造成热熔焊接接头熔合区较窄的缺陷。
3.8
热熔焊接过程中,由于管材固定不在同一轴线上导致热熔焊接接头的错位。
注:包括轴向不对中和角度不对中。
4 一般要求
4.1 人员
TOFD检测人员应了解热塑性塑料焊接的基本知识,熟知热塑性塑料接头的焊接工艺,熟悉热塑
性塑料的声学特性和待检焊接接头的类型,掌握塑料焊接接头TOFD检测方法。
4.2 环境条件
4.2.1 检测场地
TOFD检测宜在强磁、震动、电磁波、灰尘大、有腐蚀性气体及噪声大等对检测结果有干扰的场地
进行。
4.2.2 检测环境的温度及湿度
检测环境的温度及湿度应控制在检测仪器设备能正常使用的范围内。
5 检测设备
5.1 检测设备组成
检测设备包括检测仪器、探头、扫查装置和试块。
5.2 检测仪器
检测仪器应具有超声波发射、接收、放大和数据自动采集、显示、记录、分析功能。检测仪器的电气
性能和功能应符合NB/T 47013.10-2015附录B的要求,性能测试按GB/T 27664.1的规定进行。
5.3 探头
5.3.1 探头通常采用两个分离的宽带窄脉冲纵波斜入射探头,一个探头发射超声波,一个探头接收超
声波,两个探头相对放置组成探头对,固定在扫查装置上。探头的性能应符合 NB/T 47013.10-2015
附录B的要求,性能测试按GB/T 27664.2的规定进行。
5.3.2 探头楔块材料的声速应不大于被检工件的声速,宜采用水囊楔块。
5.3.3 在能确定其他型式的探头满足所需的检测和测量能力的情况下,也可使用相控阵探头、纵波探
头或爬波探头等其他探头。
5.3.4 应采用有效且适用于被检工件的介质作为探头与工件之间的耦合剂,选用的耦合剂应能保证在
一定的温度范围内稳定可靠检测;可采用水或化学浆糊(羧甲基纤维素钠加水)作为耦合剂。
5.4 检测仪器和探头的组合性能
5.4.1 检测仪器和探头的组合性能包括水平线性、垂直线性、灵敏度余量、组合频率、-12dB声速扩
散角。
5.4.2 下列情况时,应测试检测仪器和探头的组合性能:
a) 新购置的TOFD仪器和(或)探头,
b) TOFD检测仪器和探头维修或更换主要部件后,
c) 检测人员对检测结果有疑问时。
5.4.3 检测仪器和探头的水平线性偏差应不大于1%,垂直线性偏差应不大于5%,按JB/T 9214的规
定进行测试。
5.4.4 检测仪器和探头的灵敏度余量应不小于42dB,按JB/T 9214的规定进行测试。
5.4.5 检测仪器和探头的组合频率与探头标称频率的偏差应不大于10%,按JB/T 10062的规定进行
测试。
5.4.6 检测仪器和探头的-12dB声速扩散角测定方法按NB/T 47013.10-2015附录C进行。
5.4.7 检测仪器和探头的组合性能测试选用的试块材质应为本文件适用的热塑性塑料。
5.5 扫查装置
5.5.1 扫查装置由探头夹持部分、驱动部分和导向部分组成,并安装位置传感器。
5.5.2 探头夹持部分应能调整和设置探头中心间距,在扫查时能保持探头中心间距和相对角度不变。
5.5.3 导向部分应能在扫查时使探头运动轨迹与拟扫查线保持一致。
5.5.4 驱动部分可以采用电机驱动或人工手动驱动。
5.5.5 位置传感器的分辨率和精度应符合本文件规定的检测工艺要求。
5.6 试块
5.6.1 标准试块
5.6.1.1 标准试块用于检测仪器和探头组合后系统性能的校准。
5.6.1.2 本文件采用的标准试块的形状和尺寸应符合NB/T 47013.3-2015中CSK-IA的要求,材质为
与被检工件材质相同的热塑性塑料。
5.6.1.3 制作标准试块的原材料中允许有不超过ϕ1平底孔当量直径的缺陷存在。
5.6.2 对比试块
5.6.2.1 对比试块是用于在检测过程中校准的试块。
5.6.2.2 对比试块可采用无焊缝的板材、管材,也可采用热熔焊接件。
5.6.2.3 对比试块的声学性能应与被检工件相同或相似,外形尺寸应能代表被检工件的特征,并且满足
扫查装置的扫查要求;对比试块中的反射体采用机加工方式制备;按本文件要求制作加工的对比试块应
满足规定的尺寸精度要求,并提供相应的证明文件。
5.6.2.4 对比试块中超声波声束可能通过的区域用直探头检测时,应不存在大于或等于ϕ2mm平底孔
当量直径的缺陷。
5.6.2.5 对比试块分为平面对比试块和曲面对比试块,对比试块的厚度应为0.9倍~1.3倍的被检工件
厚度且二者间的最大差值应不大于15mm。当被检工件直径大于或等于250mm时,可采用平面对比
试块;当被检工件直径小于250mm时,应采用直径为0.9倍~1.3倍的被检工件直径的曲面对比试块;
曲面对比试块可采用带有不含原始缺陷的热熔焊缝的管段制作,也可以直接采用管子制作。
5.6.2.6 本文件采用的平面对比试块的形状、尺寸及其偏差应符合下列规定:
a) 1#平面对比试块:适用于公称厚度t为10mm≤t≤35mm的工件检测,形状及尺寸按图1
的要求;
b) 2#平面对比试块:适用于公称厚度t为10mm≤t≤50mm的工件检测,形状及尺寸按图2
的要求;
c) 3#平面对比试块:适用于公称厚度t为10mm≤t≤70mm的工件检测,形状及尺寸按图3
的要求;
d) 1#、2#、3#平面对比试块的孔径误差不大于0.5mm,孔深度误差不大于1mm,开孔垂直度
偏差不大于2°,槽宽误差不大于0.5mm,槽深误差不大于1mm,其他尺寸误差不大于2mm。
单位为毫米
图1 1#平面对比试块
单位为毫米
图2 2#平面对比试块
单位为毫米
图3 3#平面对比试块
5.6.2.7 本文件采用的曲面对比试块的形状、尺寸按图4的要求,其孔径误差不大于0.5mm,开孔垂直
度偏差不大于2°,其他尺寸误差不大于2mm。
单位为毫米
标引序号说明:
1---对接焊缝。
图4 曲面对比试块
5.6.3 扫查面盲区高度测定试块
5.6.3.1 扫查面盲区高度测定试块用于测定初始扫查面盲区高度,其声学性能应与被检工件相同或
相似。
5.6.3.2 扫查面盲区高度测定试块的形状、尺寸按图5的要求,其孔径误差不大于0.5mm,孔深度误差
不大于1mm,开孔垂直度偏差不大于2°,其他尺寸误差不大于2mm。
单位为毫米
图5 扫查面盲区高度测定试块
5.6.4 声速扩散角测定试块
5.6.4.1 声速扩散角测定试块用于测定检测仪器和探头组合的实际-12dB声速扩散角,其声学性能
应与被检工件相同或相似。
5.6.4.2 声速扩散角测定试块形状、尺寸按图6的要求,其孔径误差不大于0.5mm,孔深度误差不大于
1mm,开孔垂直度偏差不大于2°,角度偏差应不大于1°,其他尺寸误差不大于1mm。
单位为毫米
图6 声速扩散角测定试块
5.6.5 模拟缺陷试块
5.6.5.1 TOFD检测技术等级为表1规定的C级时,应制作模拟缺陷试块进行检测工艺验证。
5.6.5.2 模拟缺陷试块的材质应与被检工件具有相同或相似的声学特点,外形尺寸应能代表被检工件
的特征且满足扫査装置的扫査要求,厚度应为0.9倍~1.3倍的被检工件公称厚度,且两者间最大厚度
差值应不大于15mm。
5.6.5.3 模拟缺陷试块中的模拟缺陷应采用焊接工艺制备或使用通过检测发现的真实缺陷。
5.6.5.4 模拟缺陷试块中的模拟缺陷应满足下列要求。
a) 位置要求:模拟缺陷试块厚度t0≤35mm时,保证在试块的上表面、下表面和内部分别有一处
或一处以上缺陷;模拟缺陷试块厚度t0 >35mm时,保证按要求进行厚度分区,每个厚度分区
内至少有一处埋藏缺陷;模拟缺陷试块可倒置使用时,可用一个表面缺陷同时代表上、下表面
的缺陷。
b) 类型要求:模拟缺陷试块至少包括纵向缺陷1处,体积型、面积型缺陷各1处。
c) 尺寸要求:模拟缺陷尺寸不宜大于表5中质量等级为Ⅱ级的相同公称厚度工件的最大允许缺
陷的尺寸。
d) 模拟缺陷试块可由多块模拟缺陷试块组合形成,但组合后的模拟缺陷试块应满足本条b)的
要求。
5.7 检测设备的校准、核查和检查
5.7.1 通则
检测设备的校准、核查和检查应在标准试块、对比试块上进行,测试时应使探头主声束垂直对准反
射体的反射面,以获得稳定、最大的反射信号。
5.7.2 校准
对检测设备的水平线性、垂直线性、组合频率、灵敏度余量以及仪器的衰减器精度,每年至少进行一
次校准并记录。
5.7.3 核查
5.7.3.1 对仪器和探头组合性能中的水平线性和垂直线性,至少每隔6个月核查一次并记录,测试应满
足5.4.3的规定。
5.7.3.2 在设置的检测参数下,采用本文件规定的对比试块进行检测核查时,设备应能够清楚地显示和
测量其中的反射体。检测核查至少每隔6个月进行一次测定和记录。
5.7.3.3 对标准试块和对比试块的机械损伤,至少每年进行一次核查。
5.7.3.4 对检测仪器和探头组合的-12dB声束扩散角,应每隔6个月进行一次核查测定,测定方法按
NB/T 47013.10-2015附录C进行。
5.7.4 检查
5.7.4.1 每次检测前应测定和记录探头前沿、超声波在探头楔块中的传播时间。
5.7.4.2 每次检测前应对位置传感器进行检查和记录。检查方式是用带位置传感器的扫查装置移动至
少500mm,将检测设备所显示的位移与实际位移进行比较,其误差应小于1%。
6 检测技术等级、工艺文件及工作程序
6.1 检测技术等级
TOFD检测技术等级分为A、B、C三个级别,其要求应符合表1的规定。
表1 TOFD检测技术等级要求
检测技术等级 检测面 扫查面盲区高度 底面盲区高度
采用模拟缺陷
试块验证工艺
A 单面 ≤3mm ≤2mm -
B 单面 ≤2mm ≤1mm -
C 双面 - ≤1mm 需要
当初始扫查面盲区高度大于2mm时,需对扫查面盲区进行检测,可通过渗透检测或按GB/T 33488.4规定的脉冲
反射法超声检测,或采用其他有效方法检测,如:相控阵超声、超声爬波技术。
当初始底面盲区高度大于1mm时,宜采用偏置非平行扫查。
扫查面盲区高度宜在扫查面盲区高度测定试块上验证。
对于因结构原因无法进行双面检测的C级检测技术等级,可以采用B级检测,但需采用模拟试块进行工艺验证,并
对扫查面进行渗透检测
6.2 检测工艺文件
6.2.1 检测工艺文件包括检测工艺规程和检测操作指导书。
6.2.2 应根据相关法规、产品标准、有关的技术文件和本文件的要求,结合检测单位的技术水平和检测
条件编制检测工艺规程。检测工艺规程应包括下列内容:
a) 检测工艺规程版本号,
b) 检测工艺规程编制依据的标准、法规及其他技术文件,
c) 检测人员资格要求,
d) 检测设备的要求,
e) 不同检测对象的检测技术和检测工艺选择,以及对检测操作指导书的要求,
f) 检测实施过程中的有关要求,
g) 检测结果的评定和质量分级评判规则,
h) 检测记录的要求,
i) 检测报告的要求,
j) 编制人、审核人和批准人,
k) 编制日期。
6.2.3 应根据检测工艺规程的内容以及被检工件的检测要求编制检测操作指导书,检测操作指导书应
包括下列内容:
a) 检测技术要求,包括执行标准、检测技术等级、合格级别、检测时机和检测比例的要求;
b) 检测设备,包括仪器、探头、扫查装置、耦合剂、试块类型和规格型号,性能检査的项目、时机和
性能指标;
c) 检测工艺参数,包括:扫查面的选择,探头参数及布置、仪器的设置(如灵敏度设置)、扫査步进、
脉冲重复频率、信号平均、厚度分区及各分区覆盖范围、初始表面盲区高度及其检测方法、初始
底面盲区高度、扫查方式、扫查速度等;
d) 检测标识规定;
e) 检测操作程序和扫查次序;
f) 检测记录和数据评定的具体要求。
6.2.4 检测操作指导书的工艺验证应满足下列要求。
a) 检测操作指导书在首次使用前应进行工艺验证。
b) 检测技术等级为A级或B级时,可采用对比试块或在实际被检工件上进行工艺验证。
c) 检测技术等级为C级时,采用模拟缺陷试块进行工艺验证,验证应符合下列要求:
1) 按检测操作指导书的要求对相应的模拟缺陷试块进行TOFD检测;
2) TOFD图像能够清楚地显示模拟缺陷试块中所有的模拟缺陷;
3) 测量的模拟缺陷尺寸接近其实际尺寸。
6.3 检测工作程序
TOFD检测工作应按照下列程序进行:
a) 根据检测工艺规程和检测对象的检测要求编制检测操作指导书;
b) 选择和确定检测工艺参数;
c) 被检工件准备;
d) 检测系统性能检查;
e) 检测;
f) 检测系统复核;
g) 检测数据评定;
h) 检测记录;
i) 检测报告。
7 检测方法
7.1 温度
7.1.1 应确保在4.2.2规定的温度范围内进行检测;采用常规探头和耦合剂时,被检工件的表面温度应
控制在0℃~50℃,超出此温度范围时,可采用特殊探头或耦合剂。
7.1.2 检测系统设置和校准时的温度与实际检测温度之差应不大于10℃。
7.2 检测工艺参数的选择与设置
7.2.1 检测区域的确定
7.2.1.1 检测区域高度为被检工件焊接接头的厚度。
7.2.1.2 检测区域宽度为焊缝及焊缝熔合线两侧各10mm间的区域宽度。
7.2.2 探头选取和参数设置
7.2.2.1 探头的选取包括探头型式和参数的选择。应选择宽角度纵波斜入射式探头;每一组探头对的
两个探头,标称频率应相同,声束角度和晶片直径宜相同。
7.2.2.2 当被检工件公称厚度小于或等于35mm时,可采用一组探头对检测,宜将探头中心间距设置
为使该探头对的声束交点位于2/3深度处。当热熔接头翻边宽度较大,导致采用推荐的探头中心间距
无法满足检测要求时,可适当增加探头中心间距。
7.2.2.3 当被检工件公称厚度大于35mm时,应将厚度方向分成若干不同的深度范围,采用不同参数
的探头对分别进行检测;宜将探头中心间距设置为使每一探头对的声束交点位于其所检测深度范围的
2/3深度处。
7.2.2.4 被检工件底面的探头声束与底面检测区域边界处法线间夹角应不小于40°。
7.2.2.5 热熔对接接头厚度分区和探头参数的选择依据表2进行,也可根据被检测工件的材料和结构
特点,采用本文件规定的对比试块、扫查面盲区高度测定试块及模拟缺陷试块进行工艺验证合格后的探
头参数。
表2 热熔对接接头厚度分区和探头参数选择表
被检工件公称厚度t/mm 厚度分区/个 厚度范围/mm
探头参数
标称频率/MHz 声束角度α/(°) 晶片直径/mm
10≤t≤15 1 0~t 10~5 70~60 2~6
15< t≤25 1 0~t 7.5~2.5 70~60 4~6
25< t≤35 1 0~t 5~2 70~60 4~6
35< t≤70 2
0~t/2 7~2.......
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