搜索结果: GB/T 46216-2025, GB/T46216-2025, GBT 46216-2025, GBT46216-2025
| 标准编号 | GB/T 46216-2025 (GB/T46216-2025) | | 中文名称 | 圆钢相控阵超声检测方法 | | 英文名称 | Ultrasonic phased array testing method for round steel | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | H26 | | 国际标准分类 | 77.040.20 | | 字数估计 | 22,234 | | 发布日期 | 2025-08-29 | | 实施日期 | 2026-03-01 | | 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 46216-2025: 圆钢相控阵超声检测方法
CCSH26
中华人民共和国国家标准
圆钢相控阵超声检测方法
2025-08-29发布
2026-03-01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 通用要求 2
5 检测设备 2
6 对比试样 3
7 检测方法 6
8 检测程序 8
9 验收 10
10 检测报告 10
附录A(资料性) 声束等效宽度测量 11
参考文献 14
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。
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。
本文件由中国钢铁工业协会提出。
本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。
本文件起草单位:武汉中科创新技术股份有限公司、仓信无损检测设备苏州有限公司、钢研纳克检
测技术股份有限公司、大冶特殊钢有限公司、国机重装(德阳)检测技术有限公司、艾因蒂克科技(上海)
有限公司、江苏三合声源超声波科技有限公司、洛阳轴承集团股份有限公司、广东省特种设备检测研究
院、冶金工业信息标准研究院。
本文件主要起草人:王子成、张瑛、张建卫、丁辉、王继宏、张瑞、鲍蟠虎、陈翠丽、李绪丰、林光辉、
侯永青、刘光磊、董浩、陈冲、钟德煌、王振、仵永刚、季鹏、金耀辉、吕世磊、朱国庆、林亚、陈炳华、时可可、
陈铭铭、桂琳琳、张海龙、李羽可、李艇、薛建忠、郭碧城。
圆钢相控阵超声检测方法
1 范围
本文件规定了圆钢相控阵超声检测的通用要求、检测设备、对比试样、检测方法、检测程序、验收和
检测报告。
本文件适用于直径8mm~400mm圆钢的相控阵超声自动或半自动检测。手动检测及其他规格
的圆钢相控阵超声检测参照执行。
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 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 32563 无损检测 超声检测 相控阵超声检测方法
GB/T 42399.1 无损检测仪器 相控阵超声设备的性能与检验 第1部分:仪器
GB/T 42399.2 无损检测仪器 相控阵超声设备的性能与检验 第2部分:探头
YB/T 4082 钢管、钢棒自动超声检测系统综合性能测试方法
3 术语和定义
GB/T 12604.1、GB/T 20737和GB/T 32563界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
自动检测 automatictesting
利用机电设备实现一个或多个超声相控阵探头在产品表面执行适当的相对运动扫查,并通过检测
仪器设定的报警阈值对缺陷回波进行自动评定。
3.2
半自动检测 semi-automatictesting
由检测人员操控机电装置或设备实现一个或多个超声相控阵探头在产品表面执行适当的相对运动
扫查,并通过检测仪器设定的报警阈值对缺陷回波进行评定。
3.3
手动检测 manualtesting
检测人员手持一个或多个超声相控阵探头在产品表面执行适当的相对运动扫查,并通过对检测仪
器显示波形的观察和/或检测仪器设定的报警阈值对缺陷回波进行评定。
3.4
相控阵图像 phasedarrayimage
相控阵超声采集数据的不同显示形式。
注:常见模式有A-显示、B-显示、C-显示、D-显示等。
3.5
相控阵信号 phasedarraysignal
需评定的相控阵图像(3.4)或波形。
3.6
等效在圆钢表面沿轴向移动距离的声束宽度。
3.7
等效在圆钢表面沿周向移动距离的声束宽度。
3.8
主动轴 activeaxis
平行于包含多个阵元的相控阵探头轴的方向。
3.9
非参考系统 non-referencesystem
首次使用的仪器型号,探头规格型号,被检工件规格和声束孔径、角度、聚焦、声程范围等设置组成
的系统。
3.10
参考系统 referencesystem
非参考系统经调校后记录和调用设置参数的系统。
4 通用要求
4.1 除非在供需双方协议中另有约定,检测应在圆钢主要生产工序(轧制、热处理、冷热加工和矫直等)
完成之后进行。
4.2 被检圆钢表面应平整、光滑,无影响检测的松散氧化皮、油污和其他污物。
4.3 检测可采用接触技术、局部或全液浸技术。接触技术可采用水、油、油脂或浆糊作为耦合剂;液浸
技术可采用水或油作为耦合剂,可在水中添加防腐剂、润湿剂和消泡剂以防止圆钢生锈以及圆钢和相控
阵探头表面产生气泡。
4.4 检测环境应避开强光、强电磁场、强振动、腐蚀性气体、严重粉尘等影响超声检测仪器稳定工作和
检测人员可靠观察的因素。
4.5 检测人员应符合GB/T 9445或等效标准规定的要求。在有第三方检测的情况下,应由供需双方
协商确定。
4.6 相控阵探头的扫查径迹应连续且均匀覆盖圆钢表面,且相邻径迹的扫查应至少有10%声束等效宽
度的交叠。声束等效宽度的测量参见附录A。
5 检测设备
5.1 检测仪器
检测仪器应具有记录检测信号和检出缺陷的功能。检测仪器应按照GB/T 42399.1进行性能测试
与验证,周期宜为12个月。自动检测时,仪器通道数应不小于16/64。
5.2 探头
5.2.1 探头的检测频率宜为1MHz~10MHz,相控阵探头的宽度(非主动轴尺寸)应在6mm~25mm
之间。相控阵阵元主动轴的尺寸应为纵波波长的0.5倍~1.5倍。声束激活孔径的阵元数应使主动孔
径在6mm~25mm之间。自动检测时,阵元数量宜不小于64。
5.2.2 相控阵探头应按照GB/T 42399.2进行性能测试与验证,周期宜为12个月。
5.3 检测系统
5.3.1 检测系统满足以下要求:
a) 通道(声束)灵敏度波动应不大于9dB;
b) 使用中的相控阵探头如出现坏阵元,可在选择激发孔径范围时避开坏阵元;如无法避开,则要
求在扫查使用的每个声束组中,损坏阵元应不超过使用阵元总数的12.5%;如果阵元的损坏超
过上述规定,可通过仿真软件计算且通过试块测试,确认坏阵元对声场和检测灵敏度、信噪比
无明显不利影响,才允许使用;
c) 补偿后合成声束灵敏度波动应不大于2dB;
d) 检测系统应能同步记录检测数据和相控阵探头扫查位置。
5.3.2 自动检测系统的综合性能,如信噪比、周向灵敏度差、漏报率、误报率、端部盲区和稳定性等指标
应符合YB/T 4082要求,测试周期宜为12个月。
5.3.3 检测仪器、机械传动装置及其他辅助装置应符合检测要求。
5.3.4 在检测过程中,应对检测数据进行实时记录。发现缺陷时,宜输出声光报警信号。
6 对比试样
6.1 材料
应采用声学性能与被检圆钢相同或相近的材料。被检圆钢和对比试样的一次底波高度差应
在±4dB范围内。预先用超声检测方法在较高灵敏度的情况下检查对比试样用材,不应有影响使用的
回波。
6.2 直径、长度和平直度
对比试样直径应在被检工件直径±15%范围内,长度和平直度应满足检测方法和检测设备的要求。
6.3 人工缺陷
6.3.1 类型
人工缺陷类型有横孔、平底孔和表面纵向刻槽,见图1。内部横孔用于调校径向纵波的检测灵敏
度、DAC(距离-波幅曲线)和周向扫描灵敏度的一致性。近表面横孔用于调校周向横波的检测灵敏度、
DAC和周向扫描灵敏度的一致性,并测量声束周向等效宽度。横波检测灵敏度调校用的近表面横孔也
可使用表面刻槽替代,见图1c)。平底孔用于调校径向纵波的轴向扫描灵敏度一致性及测量有效声束
宽度。
6.3.2 数量和位置
6.3.2.1 纵波检测时,应加工1个D/2横孔和1个D/2平底孔;当圆钢直径大于40mm时,应在深度
D/4、3D/4分别增加1个平底孔,在深度D/4处增加1个横孔。横波检测时,应加工1个近表面横
孔,近表面横孔中心距离圆钢表面2mm~6mm。人工缺陷位置见图1。
a) 横孔
b) 平底孔
c) 表面纵向刻槽
标引序号说明:
S---近表面横孔中心到圆钢表面距离;
D---圆钢直径;
1---横孔;
2---近表面横孔;
3---平底孔;
4---表面纵向刻槽。
图1 人工缺陷位置示意图
6.3.2.2 在对比试样中部的不同区域分别至少制作一个规定深度的纵波检测横孔和一个横波检测近表
面横孔。根据检测设备类型和检测要求,横孔可位于对比试样中间或端部。当有端部不可检测区要求
时,应在对比试样两端制作相应横孔,见图2。
标引序号说明:
1---圆钢端部不可检测区;
2---横孔。
图2 横孔位置示意图
6.3.3 尺寸和等级
人工缺陷中的平底孔直径宜为2mm。横孔尺寸和等级可根据圆钢产品标准在表1中选取,或由
供需双方在协议中约定。锻轧圆钢人工缺陷的尺寸和等级宜参照GB/T 4162的要求执行。表面纵向
刻槽尺寸和等级由供需双方协商。
注:对比试样上人工缺陷的尺寸不是可以检测到的最小自然缺陷尺寸。
表1 人工缺陷尺寸和等级
单位为毫米
等级
人工缺陷尺寸
横孔直径 直径允许偏差 横孔长度a
1 0.3
2 0.5
3 0.5
15%D 或±0.05,两者取较小值
6.4
6.4
12.7
4 1.2
5 2.0
6 2.6
±0.10
25.4
25.4
25.4
a 横孔长度允许偏差为±0.20。
6.3.4 制作与测量
人工缺陷可采用机械或电火花等加工方法制作,其尺寸和精度应符合表1要求。人工缺陷在制作
阶段应进行尺寸测量,测量方法宜参照YB/T 145或其他标准规定的方法进行。对比试样测试合格,应
出具合格证书或测试证书。
7 检测方法
7.1 一般要求
7.1.1 应采用径向纵波技术检测圆钢,见图3。当合同注明需要使用横波对圆钢进行超声检测时,横波
声束入射面应垂直于圆钢轴线,并实施声束双周向偏转(面向轴向正方向的顺时针和逆时针)的检测,见
图4。根据圆钢直径和扫查方式,可采用相控阵轴向电子扫描方式或相控阵周向电子扫描方式。
标引序号说明:
1---圆钢切面;
2---纵波声束入射。
图3 径向纵波检测示意图
标引序号说明:
1---圆钢切面;
2---横波声束入射;
3---声束偏转。
图4 横波双周向偏转检测示意图
7.1.2 检测的扫查速度应不大于最大扫查速度vmax,同时应满足耦合效果和数据采集的要求。最大扫
查速度计算方法见公式(1):
vmax=
PRF
N×M
·ΔX (1)
式中:
vmax ---最大扫查速度,单位为毫米每秒(mm/s);
N ---设置的信号平均次数;
M ---设置的电子扫描串行声线数量;
ΔX ---设置的扫查步进值,不大于扫查方向声束等效宽度的一半,单位为毫米(mm);
PRF---脉冲重复频率,单位为赫兹(Hz)。
脉冲重复频率按公式(2)定义为:
PRF< c/2S (2)
式中:
c---声速,单位为毫米每秒(mm/s);
S---最大检测声程,单位为毫米(mm)。
7.2 相控阵轴向电子扫描方式
7.2.1 采用轴向电子扫描方式时,相控阵探头相对于圆钢做圆周扫查,并沿轴向移动,形成螺旋线扫查
路径,见图5。
标引符号说明:
a---探头声束宽度,单位为毫米(mm);
b---螺距大小,单位为毫米(mm)。
图5 轴向电子扫描机械扫查图
7.2.2 声束轴向宽度测量方法参见附录A。
7.2.3 应采用轴向线阵相控阵探头,见图6。当圆钢直径小于200mm时,宜选择宽度方向为弧面的自
聚焦一维线阵相控阵探头,采用圆钢轴向方向为相控阵阵元主动轴方向对有效声束覆盖区域进行电子
扫描。当圆钢直径不小于200mm时,可选择平面一维线阵相控阵探头对圆钢进行电子扫描。
a) 凹面一维线阵 b) 平面一维线阵
图6 一维线阵相控阵探头(轴向电子扫描)
7.2.4 横波检测时,相控阵探头应在非主动孔径方向具有合适的自然入射角或偏心距(水浸法)。
7.3 相控阵周向电子扫描方式
7.3.1 采用周向电子扫描方式时,相控阵探头相对于圆钢做直线移动或圆钢直线通过相控阵探头阵列
进行扫查,见图7。声束沿周向电子扫描,形成对圆钢圆柱表面的全面覆盖扫查。
标引序号说明:
1#、2#、3#、4#---相控阵阵列探头。
图7 周向电子扫描机械扫查图
7.3.2 声束周向宽度测量方法参见附录A。
7.3.3 应使用周向线阵(凹面线阵)相控阵探头,见图8。宜使用多个凹面线阵相控阵探头首尾重复覆
盖至少一个声束孔径,围成一个环绕圆钢的整圆。
图8 凹面线阵相控阵探头(周向电子扫描)
7.3.4 横波检测时,声束应具有折射横波合适的周向偏转角(液浸法)。
8 检测程序
8.1 设备准备
8.1.1 检测仪器在调试前应预先通电、预热,确保仪器使用过程中性能稳定。
8.1.2 在每次检测周期开始,对设备进行校验时,设备应能清晰识别出人工缺陷的反射信号,该信号用
于设置检测缺陷的触发阈值。
8.2 设备调校
8.2.1 当使用的仪器型号,探头规格型号,被检工件规格和声束孔径、角度、聚焦、声程范围等设置发生
改变时,参考系统应进行系统调校。
8.2.2 当周向电子扫描方式为横波检测时,非参考系统应设置电子扫描声束的声束偏转角,否则偏转
角度应为零。
8.2.3 采用纵波检测时,从不同深度人工缺陷中测量得到的声束等效宽度,应以其中最小声束宽度值
的一半设置电子扫描步距。
8.2.4 非参考系统应设置扫描声程范围(包含圆钢被检测区域)。
8.2.5 非参考系统应测量声束轴向和周向等效宽度,测量方法参见附录A。
8.2.6 当采用周向电子扫描方式时,应满足以下要求。
a) 非参考系统设置电子扫描步进不大于声束周向等效宽度。
b) 使用多个周向凹面阵列探头,且至少重复覆盖声束主动孔径宽度,组成完整的圆周覆盖。
c) 棒材轴向送进速度应符合公式(3)的规定。
VX≤
WX×FRep
3×NL ×10
3 (3)
式中:
VX ---轴向送进速度,单位为米每秒(m/s);
WX ---声束轴向等效宽度,单位为毫米(mm);
FRep---仪器设置的脉冲重复频率,单位为兆赫兹(MHz);
NL ---每个探头串行扫描声束的数量。
8.2.7 当采用轴向电子扫描方式时,应满足以下要求。
a) 非参考系统设置电子扫描步进不大于声束轴向等效宽度。
b) 圆钢周向扫描的表面线速度应符合公式(4)的规定。
VC≤
WC×FRep
3×NL ×10
3 (4)
式中:
VC ---表面线速度,单位为米每秒(m/s);
WC ---声束周向等效宽度,单位为毫米(mm);
FRep---仪器设置的脉冲重复频率,单位为兆赫兹(MHz);
NL ---每个探头的串行扫描声束的数量。
c) 棒材螺旋扫查螺距应符合公式(5)的规定。
D≤WP+WX-NA×p (5)
式中:
D ---扫查螺距,单位为毫米(mm);
WP---探头阵列长度,单位为毫米(mm);
WX---声束轴向等效宽度,单位为毫米(mm);
NA---声束孔径阵元数;
p ---探头阵元间距,单位为毫米(mm)。
8.2.8 径向纵波声束DAC测量:任选纵波声束电子扫描中的一条声束,用对比试样上3个不同深度的
横孔制作该声束的距离波幅曲线DAC,应用于所有相同声束的DAC补偿。
注:在非聚集的聚焦法则下,在大于3倍近场区情况下,采用计算法确定纵波检测灵敏度。
8.2.9 以位于声束中间声程的横孔回波波高80%的dB值为基准灵敏度对所有声线灵敏度一致性进行
补偿,应使每个声束的灵敏度达到一致。
8.3 检查与复核
8.3.1 检测开始前应在正常生产速度下,使用与生产检验规格相同或相近、声学性能相似的对比试样
校验检测设备,对比试样人工缺陷无漏报且信噪比应大于8dB,检测设备校验合格后方可进行检测。
8.3.2 在选定的检测速度下,在检测圆钢相同规格的对比试样时,设备应能连续运行,且至少应连续通
过对比试样3次,每次检测均能对试样上的人工缺陷进行可靠报警。
8.3.3 在同一规格圆钢连续生产检验期间,应利用对比试样对检测设备进行定时校验,校验时间间隔
应不大于4h。如果校验结果符合要求可继续检测,否则应按上述要求重新对设备进行校验,并对上次
设备校验后的圆钢重新检测。当更换规格时应按上述要求对设备进行重新校验。
9 验收
9.1 在检测过程中,圆钢产生的所有相控阵信号低于触发/报警电平应认为此次检验合格;否则,圆钢
应视为可疑品。
9.2 可疑品可直接判定为不合格品,也可按本文件方法进行复检或手动检测确认,复检不合格(或手动
检测确认不合格的),应判为不合格品。
10 检测报告
检测报告应至少包含以下信息:
a) 本文件编号;
b) 符合性说明;
c) 经协商或其他方式认可的与规定程序之间的任何偏离;
d) 产品牌号和规格;
e) 检测技术的类型和详细信息;
f) 对比标准缺陷验收等级的描述;
g) 检测日期;
h) 操作者资格及签名。
附 录 A
(资料性)
声束等效宽度测量
A.1 人工缺陷
应加工一个竖孔用于调校周向横波的轴向扫描灵敏度一致性及测量声束轴向等效宽度。竖孔中心
距离圆钢端面2mm~6mm,竖孔深度为2mm~6mm,直径为2mm,参见图A.1。人工缺陷的制作
和测量应符合6.3.4的要求。
标引序号说明:
h---竖孔深度;
1---竖孔。
图A.1 竖孔位置示意图
A.2 纵波声束宽度测量
A.2.1 采用圆钢径向不同深度的平底孔,对纵波轴向和周向两个方向的有效声束宽度进行测量,其中
周向方向的声束宽度也可以用横孔进行测量。
A.2.2 轴向声束宽度测量。
a) 将相控阵探头置于某一深度平底孔正上方,使探头沿轴向方向在试块的中心线移动,当平底孔
回波幅度到达最高点时,将信号幅度调节至满屏80%高度。
b) 将探头沿轴向向前移动,信号幅度降至40%时,探头对应的轴向位置即为声束宽度的前端点;
将探头沿轴向向后移动,信号幅度降至40%时,探头对应的轴向位置即为声束宽度的后端点。
两端点之间的距离即为该径向深度的声束宽度,见图A.2a)。
A.2.3 周向声束宽度测量。
a) 将相控阵探头置于某一深度平底孔或横孔的正上方,使探头沿周向方向在试块的中心线移
动,当回波幅度到达最高点时,将信号幅度调节至满屏80%高度。
b) 将探头顺时针转动,信号幅度降至40%时,探头对应的周向位置即为声束宽度的前端点;将探
头逆时针转动,信号幅度降至40%时,探头对应的周向位置即为声束宽度的后端点。两端点
之间的表面弧线长度即为该径向深度的声束宽度,见图A.2b)。
a) 轴向声束宽度测量 b) 周向声束宽度测量
标引序号说明:
1---轴向声束宽度;
2---周向声束宽度。
图A.2 纵波声束宽度测量
A.3 横波声束宽度测量
A.3.1 采用竖孔对横波轴......
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