超聲波探傷試塊校準(zhǔn)規(guī)范

1本規(guī)范適用于超聲波探傷試塊幾何量參數(shù)的校準(zhǔn)，其他無損檢測試塊也可參照本規(guī)范引用下列文件：GB/T1958產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)形狀和位置公差檢測規(guī)定GB/T23905—2009無損檢測超聲檢測用試塊凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修訂單)適用于本規(guī)范。3概述超聲波探傷試塊(以下簡稱試塊)是按一定用途設(shè)計(jì)制作的幾何體，其幾何形狀和參考反射體尺寸(孔、槽或圓弧等)用于評(píng)定和校準(zhǔn)超聲檢測設(shè)備、調(diào)節(jié)超聲檢測設(shè)備的幅度和(或)時(shí)間分度。試塊的幾何量參數(shù)，主要包括：外形尺寸、參考反射體尺寸及形狀位置誤差。典型試塊如圖1所示。4計(jì)量特性4.1表面粗糙度24.2幾何尺寸4.3形狀和位置誤差5.1環(huán)境條件5.1.1溫度條件：溫度條件應(yīng)根據(jù)被校試塊的測量不確定度要求確定。5.1.2相對(duì)濕度：實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的相對(duì)濕度不大于65%。5.1.3實(shí)驗(yàn)室內(nèi)應(yīng)無灰塵、振動(dòng)和磁場等影響測量的因素。5.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備校準(zhǔn)設(shè)備見表1。序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目設(shè)備名稱及計(jì)量特性1表面粗糙度表面粗糙度比較樣塊MPE:+12%～-17%或粗糙度2幾何尺寸、形狀和位置誤差坐標(biāo)測量機(jī)MPE:±(2μm+3×10~6L)影像測量儀MPE:±(3μm+5×10-6L)萬能工具顯微鏡MPE:±(1μm+10×10~?L)內(nèi)徑表MPEV:(7～20)μm1級(jí)直角尺1級(jí)平板6校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)項(xiàng)目見表1。以下項(xiàng)目的校準(zhǔn)方法和測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備的選取，可根據(jù)測量結(jié)果的不確定度要6.1準(zhǔn)備工作校準(zhǔn)前應(yīng)清洗試塊，并確認(rèn)無影響校準(zhǔn)結(jié)果的因素。6.2表面粗糙度試塊的表面粗糙度用表面粗糙度比較樣塊進(jìn)行比較測量，表面粗糙度測量時(shí)選擇最3接近被測表面粗糙度值的樣塊標(biāo)稱值作為測量結(jié)果。也可以用表面粗糙度測量儀進(jìn)行6.3幾何尺寸6.3.1外形尺寸測量時(shí)，按照三坐標(biāo)測量機(jī)開機(jī)程序操作；根據(jù)被校試塊的形狀和尺寸裝夾試塊；選擇并校準(zhǔn)測頭，建立工件坐標(biāo)，編輯測量程序；然后按照自動(dòng)測量模式測量出試塊上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)、線、面坐標(biāo)值；通過測量軟件計(jì)算出該試塊被測外形尺寸。長度尺寸L按式(1)計(jì)算。A——第二個(gè)位置(終點(diǎn))坐標(biāo)值，mm;A?—-第一個(gè)位置(起點(diǎn))坐標(biāo)值，mm。6.3.1.2用游標(biāo)類量具或千分尺長度和厚度尺寸可選用相應(yīng)分度值的游標(biāo)類量具或千分尺直接測量；對(duì)于角度尺寸可用萬能角度尺直接測量。選用量具的最大允許誤差應(yīng)不超過被測尺寸公差的1/3。6.3.1.3用萬能工具顯微鏡或影像測量儀測量測量時(shí)調(diào)整儀器，使試塊邊緣清晰地出現(xiàn)在儀器視場內(nèi)，按儀器操作方法進(jìn)行測量，測量時(shí)要避讓試塊被測幾何體的邊緣倒角和毛刺等影響測量結(jié)果的因素。用影像儀測量時(shí)，優(yōu)先使用儀器自動(dòng)尋邊的方式瞄準(zhǔn)和選點(diǎn)。數(shù)據(jù)處理按式(1)計(jì)算。首先選擇用6.3.1條方法進(jìn)行測量孔和槽的尺寸。對(duì)于用有機(jī)玻璃等材料封口的孔、槽尺寸(經(jīng)委托方同意)可以去掉封口后對(duì)其進(jìn)行測量。6.3.2.1用內(nèi)徑表測量孔直徑對(duì)于2mm以上的孔直徑可選擇合適量程的內(nèi)徑表進(jìn)行測量。首先用內(nèi)徑表的校對(duì)環(huán)規(guī)調(diào)整好內(nèi)徑表的初始值，然后直接用內(nèi)徑表測量孔直徑，讀數(shù)值即為孔直徑。對(duì)于2mm以下的孔直徑可用尺寸間隔為0.01mm的針規(guī)試塞測量；小于1mm的槽寬度可用塞尺試塞測量。測量時(shí)根據(jù)孔直徑(或槽寬度)的標(biāo)稱值選擇合適直徑的針規(guī)(或塞尺)試塞，以剛剛能塞入孔(或槽)內(nèi)的針規(guī)(或塞尺)的標(biāo)稱尺寸作為被6.3.2.3塑性復(fù)制品法對(duì)于平底孔的直徑、底面平面度、邊角直角特性和表面粗糙度可用覆膜法間接測量。塑性復(fù)制品的制作方法見附錄C,用影像測量儀測量出塑性復(fù)制品復(fù)現(xiàn)的幾何尺寸46.3.2.4用深度指示表測量深度尺寸根據(jù)被測孔、槽等深度尺寸選取合適的深度指示表，如果指示表的測頭尺寸過大，可換上合適尺寸的探針。測量時(shí)，將深度指示表的基座放在試塊基面上，調(diào)整指示表的測量端于孔(或槽)的頂部并記下指示表初始值，在試塊基面上移動(dòng)深度指示表的基座慢慢使指示表的測頭插入到孔(或槽)的底部，此時(shí)指示表的讀數(shù)與初始值之差的絕對(duì)值即為該孔(或槽)的深度尺寸。6.3.3刻線尺寸6.3.3.1刻線深度刻線深度按照6.3.2.4條隨機(jī)抽取三條刻線進(jìn)行測量。6.3.3.2刻線位置刻線位置用萬能工具顯微鏡或影像測量儀進(jìn)行測量。刻線位置的起始位置一般為試塊的一個(gè)端邊，測量時(shí)，調(diào)整儀器使該端邊的邊緣清晰并確定初始坐標(biāo)，瞄準(zhǔn)讀數(shù)時(shí)以各條刻線的中心為準(zhǔn)，刻線處的坐標(biāo)與初始坐標(biāo)之差的絕對(duì)值即為測量結(jié)果。6.4形狀和位置誤差6.4.1平面度平底孔的平面度按6.3.2.3條配合刀口形直尺進(jìn)行測量。6.4.2平行度、垂直度在用三坐標(biāo)測量機(jī)測量試塊外形尺寸的同時(shí)，可以通過三坐標(biāo)測量軟件一并評(píng)定出試塊的平行度可在平板上用打表法測量，垂直度可在平板上用直角尺比較測量。也可以選擇其他計(jì)量器具進(jìn)行測量，只要滿足測量不確定度要求即可。測量應(yīng)符合GB/T1958規(guī)定的檢測原則、評(píng)定方法和檢測方案。經(jīng)過校準(zhǔn)的超聲波探傷試塊出具校準(zhǔn)證書，校準(zhǔn)證書內(nèi)頁信息及格式見附錄E。由于復(fù)校時(shí)間間隔的長短是由試塊的使用保養(yǎng)情況、使用者、試塊本身質(zhì)量等因素5附錄A用三坐標(biāo)測量機(jī)測量超聲波探傷試塊(300±0.05)mm的長度尺寸。A.2原理、方法和條件在三坐標(biāo)測量機(jī)上測量。測量前應(yīng)將儀器調(diào)整至滿足測量需要的狀態(tài)。測量時(shí)，首——環(huán)境溫度(20士5)℃,溫度變化不應(yīng)超過1℃/h,環(huán)境相對(duì)濕度≤65%;——三坐標(biāo)常年安置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，被校試塊在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的平衡時(shí)間4小時(shí)?！僭O(shè)三坐標(biāo)光柵尺制造材料為光學(xué)玻璃；被校試塊為鋼制A.3測量模型L=A-A。A-—第二個(gè)位置(終點(diǎn))讀數(shù)，mm;A?——第一個(gè)位置(起點(diǎn))讀數(shù)，mm。A.4測量不確定度來源及說明見表A.1。12儀器分辨力3安裝調(diào)整4溫度實(shí)驗(yàn)室溫度對(duì)20℃會(huì)有偏離，而光柵尺和試塊之間存在線膨脹系數(shù)差56A.5標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定A.5.1由三坐標(biāo)測量機(jī)的示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u?三坐標(biāo)測量機(jī)MPE:±(2μm+3×10-6L),符合均勻分布，k=√3,被校試塊的尺寸按300mm計(jì)算，則：u?=(2μm+3×10-?×300×103μm)//3由儀器分辨力/重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u?μm三坐標(biāo)測量機(jī)的分辨力為0.1μm,區(qū)間半寬度為0.05μm,符合均勻分布，k=√3,則由分辨力引入的不確定度分量為：在各種條件均不改變的情況下，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)標(biāo)稱值為300mm的尺寸進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，共測量10次(即n=10)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為(單位：mm):300.0152,300.0148,300.0156,300.0162,300.0154,300.0132,300.0149,300300.0155,由貝塞爾公式計(jì)算得到s=0.91μm,則重復(fù)性引入的不確定度分量為：分辨力引人的不確定度分量uz?和測量重復(fù)性引入的不確定度分量uz,取結(jié)果較大者，則：A.5.3由安裝調(diào)整不到位引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u?由實(shí)驗(yàn)，安裝調(diào)整不到位影響可以控制在e安裝=±1μm,符合均勻分布，k=A.5.4由溫度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u?在測量前，超聲波探傷試塊已經(jīng)放置在儀器上充分恒溫(即兩者溫度差忽略不計(jì)),所以此處主要考慮溫度偏離20℃,三坐標(biāo)測量機(jī)與被校試塊的線膨脹系數(shù)差的影響。在測量過程中，實(shí)驗(yàn)室溫度保持在(20±5)℃的范圍內(nèi)，已知三坐標(biāo)測量機(jī)的線膨脹系數(shù)為α機(jī)=(8±1)×10-6℃-1,被校試塊的線膨脹系數(shù)為α試塊=(11.5±1)×10-6℃-1,則兩者最大的差值可能為5.5×10-6℃-1,符合三角分布，k=√6,則當(dāng)L=300mm時(shí)，由溫度帶來的極限誤差為：則由溫度引入的測量不確定度分量為：A.5.5由試塊形狀誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量us試塊形狀誤差對(duì)測量結(jié)果產(chǎn)生影響的主要因素是平面度誤差，機(jī)加工的試塊平面度一般不大于20μm,半寬為10μm,符合均勻分布，k=√3,則：7μmμmA.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度A.6.1主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表測量300mm超聲波探傷試塊尺寸的測量不確定度分量及計(jì)算結(jié)果見表A.2。序號(hào)分量代號(hào)u;評(píng)定類型分布類型果影響的因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量1B均勻士(2μm+3×10~6L)2A一分辨力B均勻A3安裝調(diào)整B均勻14溫度B三角AtXL×5.5×10-5B均勻合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：u。A.6.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算由于參與計(jì)算的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量之間不相關(guān)，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：μmA.7擴(kuò)展不確定度計(jì)算包含因子k=2,則擴(kuò)展不確定度U:A.8不確定度評(píng)定結(jié)果報(bào)告μm經(jīng)分析，測量的擴(kuò)展不確定度0.014mm與其尺寸公差半寬0.05mm之比<1/3,方法科學(xué)合理、可行。8用工具顯微鏡測量超聲波探傷試塊槽寬尺寸的測量不確定度評(píng)定B.1校準(zhǔn)任務(wù)用工具顯微鏡測量超聲波探傷試塊(4±0.02)mm的槽寬尺寸。B.2原理、方法和條件B.2.1測量原理測量原理：非接觸式，直接法，絕對(duì)測量。B.2.2測量方法在工具顯微鏡直接測量試塊槽寬尺寸，將試塊槽口朝上放置在儀器工作臺(tái)上，選取3×物鏡，使槽的一邊與目鏡十字線對(duì)齊，讀數(shù)A。,移動(dòng)工作臺(tái)，使目鏡的該十字線與槽的另一邊對(duì)齊，讀數(shù)A?,則讀數(shù)A?與A。的差值即槽寬L的測量結(jié)果。B.2.3測量條件——環(huán)境溫度(20±5)℃,溫度變化不應(yīng)超過1℃/h,環(huán)境相對(duì)濕度≤65%;——工具顯微鏡常年安置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，被校試塊在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的平衡時(shí)間4h以上。——工具顯微鏡光柵尺制造材料為光學(xué)玻璃；被校試塊為鋼制的。B.3測量模型A——第二個(gè)位置(終點(diǎn))讀數(shù)，mm;A?——第一個(gè)位置(起點(diǎn))讀數(shù)，mm。B.4計(jì)算分量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度B.4.1工具顯微鏡測量瞄準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量ui實(shí)際測量時(shí)，采用3×物鏡測量(使用12×目鏡時(shí)，系統(tǒng)放大倍數(shù)36×),其瞄準(zhǔn)不可靠性60”,整個(gè)測量要進(jìn)行兩次瞄準(zhǔn)，其瞄準(zhǔn)誤差為p——弧度和秒的換算系數(shù)；K—-放大倍數(shù)。該項(xiàng)瞄準(zhǔn)誤差主要以均勻分布的方式影響，所以其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為B.4.2讀數(shù)誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量ui?所用萬能工具顯微鏡的分辨力為0.2μm,其量化誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為9B.4.3工具顯微鏡示值誤差估算的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u??由檢定證書及相應(yīng)的檢定規(guī)程可知，在測量范圍4mm內(nèi)為1.04μm,為均勻分考慮在4mm測量范圍內(nèi)，工具顯微鏡刻度尺和被測件線膨脹系數(shù)差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，以及工具顯微鏡刻度尺和被測件溫度差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，其影響相比于其他影響B(tài).4.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表見表B.1。表B.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表瞄準(zhǔn)誤差的標(biāo)準(zhǔn)11工具顯微鏡示值誤差1B.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度μmμmB.6擴(kuò)展不確定度按照k=2,擴(kuò)展不確定度為附錄C塑性復(fù)制品的制作方法混合液；將混合液注入孔中(從孔底開始，逐漸填充至外面，確保沒有氣泡產(chǎn)生);同圖8提取覆型膜圖9覆型膜所反映的V型槽的特征常見試塊對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)表D.1常見試塊標(biāo)準(zhǔn)與型號(hào)對(duì)照表無損檢測平底孔參考試塊：D/A為工作尺寸，其中A為聲的參考試塊和方法標(biāo)準(zhǔn)試塊CSK-IA管道焊接接頭超高溫緊固螺栓超聲檢測技術(shù)導(dǎo)則小徑管試塊DL-1補(bǔ)償量測定試塊E1、E2靈敏度調(diào)整試塊C1螺柱試塊：LS-1、LS-2承壓設(shè)備無損檢測第3部分：超聲檢測環(huán)向?qū)雍附咏宇^試塊：GS-1;GS-2對(duì)比試