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1、ASME 2010 第 V 卷无损检测新内容美国机械工程师学会（ASME）于2010年7月1日发布的最新版ASME第V卷无损 检测，增添的新内容大多是围绕焊缝超声检测（UT）展开的，可见UT方法中隐含着大量 鲜活的科技新信息新技能，无一不与当今高速发展的计算机技术息息相关。充分熟悉新版新 内容，熟练掌握新技能新要求，为承压设备制造质量提供安全可靠和高效的检测数据，是当 今无损检测人员与时俱进，接受时代挑战的重要使命。以下先介绍新版ASME有关承压设 备无损检测的一般新内容，而后重点介绍有关超声检测新技术的新规定新要求。1 一般要求（第一章）检测结果评定（T-180）指出：ASME第V卷中各种无
2、损检测方法所提供的验收标准，应符合相关卷的要求， 并优先采用相关卷的规定。2 焊缝超声检测（第四章）2.1 概述（T-420）指出：本章“焊缝超声检测方法”要求应与第 V 卷第一章“一般要求”并驾齐驱，这 是指以下四方面的内容：（1）粗晶焊缝 UT 的特殊要求，按 T-451。（2）计算机成像技术（简称CITs）的特殊要求，按T-452。（3）TOFD （超声衍射时差）技术，按本章强制性附录皿。（4）相控阵手工光栅式扫查技术，按本章强制性附录W。2.2试块曲率（T-43417）有三点要求：（1）工件直径D500mm时，可用平面状基本校验试块。（2）工件直径DW500mm时，应使用曲面试块。一个
3、曲面试块可用于检测0.9-1.5倍直 径的范围。例如， D = 200mm 的曲面试块，可用于校验 D=180-300mm 的曲面范围。 D=24-500mm的曲面范围，则需6种曲面试块（见图1）。（3）管子校验试块：检测管焊缝时，基本校验试块的结构和反射体应按图 2；曲率要求 与上述（2）同。试块尺寸与反射体位置应适合于所用斜探头校验。mm/径直面曲块试图1试块-工件曲面比限值*线槽离试块边缘或线槽与线槽间距不得小于壁厚T或25mm (取两者中较大值)。注：(a)试块长L最小应为200mm或8T (取两者中较大值)。(b) 外径DoWlOOmm时，试块弧长最小应为270； Do 100mm时
4、，试块弧长最小应 为200mm或3T (取两者中较大值)。(c) 槽深最小应为8 %T,最大11%T。有堆焊层时，试块堆焊层侧的槽深，应加上堆焊 层厚度(即槽深最小为8%T+ CT,最大为11%T+ CT)。(d) 槽宽最大值并不很严。线槽可用电火花加工，或RW3mm的端铣削。(e) 槽长应足以为校验提供3:1的信噪比。图 2 管子 UT 基本校验试块2.3粗晶焊缝(T-451)概述中提到的粗晶焊缝是指高合金钢和高镍合金焊缝，碳钢和高合金钢、高镍合金之间 的异种金属焊缝，其超声检测通常要比铁素体钢焊缝难度大。超声检测的难度是由粗晶结构 和各向异性结构引起的；这样的结构特征会使超声波在各晶界面上
5、的反射、折射和衰减，明 显不同，也会使晶粒内的声速发生变化。对粗晶焊缝，通常用纵波斜声束进行UT。探测前， 要制作焊接试板，在焊缝金属中设置参考反射体，用单晶或双晶纵波斜探头进行验证演示操 作。2.4计算机成像技术（T-452）指出：计算机成像技术（CITs）的主要贡献，在于用于缺陷表征分析评价时的有效性。但 CITs 也可用于进行探伤所需要的基本扫查动作。用计算机处理的数据分析和显示技术， 可与自动或半自动扫查机构联用，以获得缺陷的两维和三维图像，从而强化重要工件或结构 件的检测能力。计算机处理可用于定量评价用超声波或其它无损检测方法检出的缺陷类型、 尺寸、形状、位置和方向。有关可使用的一些
6、计算机成像技术（包括 合成孔聚焦法即 SAFT法、线合成孔聚焦法即L-SAFT法、宽带全息照相法、相控阵法、TOFD法、自 动取样成像法），可参阅相关非强制性附录 E。2.5 焊缝距离波幅法（ T-472） 有关卷规定用距离波幅法检测和评价焊缝时，应使用1个斜探头在焊缝轴线的平行方向和横切方向对焊接接头进行扫查（至少4 向扫查）。斜探头探伤前，先用直探头在焊缝两侧 对斜声束要通过的母材区域，进行检测，以发现有可能妨碍斜探头声束检测焊缝缺陷。非强 制性附录 I 提供了用多种角度的斜探头探伤法。2.6 文档资料（ T-490）拒收缺陷（T-491.1）对拒收缺陷应做出记录。记录内容至少应包括：缺陷
7、性质（即指明是裂纹、未熔合、夹 渣等）、位置和范围（指长度）。非强制性附录D和K给出了斜探头和直探头探伤的一般记 录的示例。指明也可采用其它方法。3 TOFD技术（强制性附录III）3.1 TOFD 对比试块TOFD检测灵敏度调整用的对比试块见图3和图4。图3是厚度不分区检测用的对比试 块，至少设置2个横孔，横孔深度位置分别为T/4和3T/4。图4是厚度一分为二、作二分区 检测用的对比试块，每一分区，在分区厚度1/4和3/4处，均分别设置横孔。对对比试块， 只规定试块厚度范围和横孔深度位置，未规定试块长宽和孔位两维具体尺寸，但指出：试块 长宽尺寸和横孔位置，要适合于所用探头声束角度的灵敏度调整
8、。5010051006有缺陷测高要求时，仪器和系统按有关规定（11-463）校验后，将TOFD探头对放在校 验试块上，根据试块底面反射信号图像位置判读的深度偏差，应不大于实际厚度 1mm。 用深度分区的 TOFD 检测，若试块底面反射信号图像不显示，或难以分辨时，也可使用试 块中的横孔或其它已知深度的参考反射体，根据其信号图像位置，判读深度偏差。有关缺陷 定量和评定的附加信息，详见非强制性附录L和N。注意，只有当所有显示参数调整（即对比度、亮度、直通波和底波移除、SAFT处理等） 完成后，才能进行最终评定。3.3 TOFD检测一般要求（非强制性附录O）2010版增补了一份很重要的非强制性附录O
9、 有关TOFD法的一般检测要求，详 述了 TOFD 法的探头参数（频率、晶片尺寸、角度）的选定，给出了薄板、中厚板、厚板 TOFD 检测中探头对的探测布置和声束示踪图（4 张图），交代了厚度分区扫查的通道设定 数和声束交叉位置等要素要领要点。这些内容与非强制性附录N所提供的32张有关TOFD 显示图的评定，一起构成承压设备 TOFD 焊缝检测的最大亮点最关键的技术。所有 TOFD检测人员，必须习之而谙熟于心，驭之而得心应手。（1 ）探头参数用TOFD法检测铁素体焊缝时，不同厚度范围适用的TOFD探头参数见表1和表2。（2）探测布置当厚度达到 75mm 以上时，单一探头的声束扩散不大可能产生足够
10、的声强来很好检测 整个被检区域。因此，被检厚度应分成若干层区，进行分层检测。厚度分区数与声束交叉位 置的一般设定导则见表3；厚度分区的TOFD探测布置和声束示踪图例见图5图8。表1厚度不分区检测时TOFD探头参数的选定（tV75mm）厚度t/mm标称频率/MHz晶片尺寸/mm声束角度13101536607013 3851036507038 75mm300mm）厚度t/mm标称频率/MHz晶片尺寸/mm声束角度3851536507038 3001 56 12.545 60表3对接焊缝TOFD检测厚度分区设定导则（tV300mm）声束交叉位置厚 度 t/mm厚度分区数*深度范围（近似值）V5010
11、t200V3004t/23t/4(8/12) t探探头探221区2区3t/4 t(11/12) t*厚度分区不一定等高。图5厚度不分区TOFD探测布置图6厚度二分区TOFD探测布置（厚度分区等高）50 V1002100 V20030t/2(2/3) tt/2t(5/6) t0t/3(2/9) tt/32t/3(5/9) t2t/3t(8/9) t0t/4(1/12) t(2/3) tt/4t/2(5/12) t4相控阵线扫查检测技术（强制性附录V）4.1 适用范围叙述用线阵列探头进行相控阵E （电子）扫描（固定角度）和S （扇形）扫描编码线扫 查检测的要求。三个术语的意义：（1） E 扫法（见
12、图 9）又称电子光栅扫描法。将单一聚焦法则通过多路传输，递加于一组组主动阵元，让压电转换产生的角度恒定的超声波束，沿着相控阵探头长度方向，以给定的增量进行快速扫查（2）S 扫法（见图 10）又称扇形扫查法或方位角扫查法。S扫法，可指声束移动，也可指数据显示：a. 声束移动是指将一组聚焦法则，施加于同一组阵元，通过压电转换，使其在被检材 料中产生一系列给定角度范围的扇形声束。b. 数据显示是指由特定阵元组产生的所有A扫描的两维视图，这些A扫描的时间延迟 和声束折射角均经校准。扫查体积已校准的 S 扫图像一般显示扇形图像，图像中缺陷形位 可测。（3）线扫法所谓线扫查（也称为行扫查），是指探头以固定
13、的焊缝-探头距离、平行于焊缝轴线的单 道扫查。线扫描图9相控阵E扫法（激励晶片的电子束直线移动，试件和探头均不移动）图10相控阵S扫法上为扇形声束扫查横孔，下为扇形扫描图像显示）4.2 通用要求和特定要求（1）相控阵 E 扫和 S 扫检测的通用要求按第四章“焊缝超声检测方法”正文，特定要 求按本附录 V。（2）相控阵UT工艺规程分通用要求和特定要求，两者须同时满足。通用要求（20项）见表4，特定要求（12项）见表5。表4 ASME规定的UT工艺必须量化的通用性要求变素分类序号必须量化的UT通用工艺参数1受检焊缝几何形状，包括厚度尺寸，母材产品形式（管、板等）2进行检测的表面3检测方法（直射波、
14、斜射波、接触法或液浸法）重4声波在材料中的传播角度和波型5探头型式、频率和晶片尺寸、形状要6特殊探头、楔块、衬垫或鞍座7超声仪变8校验（校验试块和方法）9扫查方向和范围素10扫查方式（手工或自动）11几何信号与缺陷信号的识别方法12测定信号大小的方法13计算机数据采集（使用时14扫查覆盖性（仅指减少时）15人员操作要求（有要求时）非1人员资格鉴定要求重2表面状态（探测面，校验试块）要3耦合剂牌号或类型变4自动报警或记录设备（用到时）素5记录、包括要记录的必要校验数据（如仪器设定）表 5 ASME 规定的 PA 检测工艺必须量化的特定性要求变素分类 序号 必须量化的UT特定工艺参数1 探头（阵元或晶片尺寸，阵元数，阵元芯距，阵元间距）2 焦点范围（识别平面，焦点深度，或声程距离）重3要4变5素虚拟窗尺寸（阵元数，阵元宽度、有效高度有效高度是指由聚焦法则中使用的第一个和最后一个晶片的外端两者之间测出的距离。ASME 规定：对工艺规程中的每一量化要求，应规定一个数值或数值范围。当产品设计 或制造规范提出要对UT或PA工艺进行评定时，若上述表4和表5列出的重要变素的量化 要求偏离规定的数值或数值范围
