無損檢測(cè) 超聲表面波檢測(cè)方法 編制說明

《無損檢測(cè)超聲表面波檢測(cè)》(征求意見稿)一、工作簡(jiǎn)況'包括任務(wù)來源、制定背景、起草過程等1.1任務(wù)來源根據(jù)國(guó)標(biāo)委發(fā)[2023]58號(hào)文件，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外文版計(jì)劃，其中，《無損檢測(cè)超聲表面波檢測(cè)》由上海金藝檢測(cè)技術(shù)有限公司、上海材料研究所有限公司、寶山鋼鐵股份有限公司等實(shí)施，項(xiàng)目計(jì)劃編號(hào)：20231234-T-469，外文版計(jì)1.2制定背景制造業(yè)的發(fā)展及在役設(shè)備的狀態(tài)把握及維護(hù)均需要無損檢測(cè)技術(shù)的支撐?！爸袊?guó)智造”已經(jīng)走出國(guó)門，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)推進(jìn)我國(guó)“一帶一路”制造規(guī)范化迫切而又必要。我國(guó)有眾多的技術(shù)型企業(yè)在向全世界提供技術(shù)服務(wù)，先進(jìn)的技術(shù)裝備也被引進(jìn)應(yīng)用，制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是質(zhì)量驗(yàn)證的首選方案，而大面積工件表面缺欠檢測(cè)效率的提升需要依賴表面波的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。本標(biāo)準(zhǔn)的修訂將為表面波技術(shù)的應(yīng)用推廣提供規(guī)范依據(jù)，提高表面缺欠檢測(cè)的靈敏度，提高檢表面波也被稱為瑞利波,是沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑?，有效透入深度約為一個(gè)波長(zhǎng)的聲波波型。應(yīng)用超聲表面波可以快速實(shí)現(xiàn)工件表面及近表面缺欠的檢測(cè)和定位，超聲表面波檢測(cè)靈敏度高、操作簡(jiǎn)便、易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，且大面積工件的檢測(cè)效率遠(yuǎn)高于常規(guī)磁粉和滲透檢測(cè)方法。因超聲表波技術(shù)的明顯優(yōu)勢(shì)，目前，該技術(shù)方法已被應(yīng)用于鋼鐵冶金、運(yùn)輸、電力及航空等領(lǐng)域的設(shè)備及工件表面缺欠的檢測(cè)，如軋輥修磨質(zhì)量檢測(cè)、車軸及鋼軌裂紋檢測(cè)、汽輪GB/T23904-2009《無損檢測(cè)超聲表面波檢測(cè)方法》標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)內(nèi)首個(gè)方法標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了接觸式脈沖反射超聲表面波檢測(cè)通用方法，用以檢測(cè)表面缺欠。該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施已有15年，對(duì)表面波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用和技術(shù)推廣起到了規(guī)范和促進(jìn)作用，在運(yùn)用2、標(biāo)準(zhǔn)中只規(guī)定了一種對(duì)比試塊的類型，不能適應(yīng)不同檢測(cè)工況條件的使用，且對(duì)比試4、對(duì)掃查覆蓋率的規(guī)定不完善，沒有提示基于標(biāo)準(zhǔn)存在的問題，按計(jì)劃修訂完善該標(biāo)準(zhǔn)，以使該表面波檢測(cè)通用方法標(biāo)準(zhǔn)更加適1.3.主要工作過程——起草(草案、調(diào)研)階段計(jì)劃下達(dá)后，由上海金藝檢測(cè)技術(shù)有限公司和上海材料所有限公司負(fù)責(zé)組建了標(biāo)準(zhǔn)起草工作組，起草工作組的組建充分考慮了該標(biāo)準(zhǔn)修訂及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用所涉及機(jī)構(gòu)的相關(guān)項(xiàng)和多樣性。2023年12月，初步確定了工作方案和進(jìn)度安排。2024年1月，上海金藝檢測(cè)技術(shù)有限公司組織確定了標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)驗(yàn)證方案，2024年3月，請(qǐng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)驗(yàn)證方案進(jìn)行2024年1月至2024年4月，上海金藝檢測(cè)技術(shù)有限公司、上海材料所有限公司、江蘇共昌軋輥股份有限公司、上海新陣元電子科技有限公司、江蘇科技大學(xué)、寶山鋼鐵股份有限公司、西安熱工研究院有限公司、東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司等單位對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案稿提出修改完善意見。在此期間，工作組成員多次通過電子信件、微信及電話等方式溝通討論標(biāo)準(zhǔn)草案稿需要修改的條款、修改原因及修改方式，工作組匯總小組成員的修改意見，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了多次的修改完善，“標(biāo)準(zhǔn)起草小組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案稿提出的修改意見及處理結(jié)果記錄表”見2024年2月至5月初，在標(biāo)準(zhǔn)草案稿修改完善的同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)起草組于上海金藝檢測(cè)技術(shù)有限公司、寶山鋼鐵股份有限公司、東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司、西安熱工研究院有2024年5月，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)過工作組成員反復(fù)討論、多次協(xié)商，完成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿初稿和編制說明。2024年5月9日，上海金藝檢測(cè)技術(shù)有限公司組織召開了工作組會(huì)議，以騰訊會(huì)議形式審議標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿初稿內(nèi)容，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)逐條進(jìn)行討論、確認(rèn)修改內(nèi)容，于2024年5月10日提交全國(guó)無損檢測(cè)1.4.本標(biāo)準(zhǔn)起草單位1.5.本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人二、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制原則、主要內(nèi)容及及其確定依據(jù)'修訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)'還包括修訂前后技術(shù)內(nèi)容的對(duì)比2.1.標(biāo)準(zhǔn)編制原則則》的規(guī)定起草。遵循“國(guó)際接軌、廣泛參與、合理易用、服務(wù)產(chǎn)業(yè)”的標(biāo)準(zhǔn)編制原則，充分考慮企業(yè)、使用單位及校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)各方面的意見和建議，在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行分析研在符合工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)適用性的前提下，盡量降低各項(xiàng)要求、簡(jiǎn)化方法過程，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。例如，材料、設(shè)備廠家在制造、使用、修復(fù)等過程中采用超聲表面波檢測(cè)的方法控制工件表面質(zhì)量，通過標(biāo)準(zhǔn)的修訂，使使用方能更好的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容實(shí)施有效的本標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)，提供了無損檢測(cè)超聲表面波檢測(cè)方法的相關(guān)應(yīng)用要求，本次通過標(biāo)準(zhǔn)修訂，完善了相關(guān)要求和具體內(nèi)容，使表面波檢測(cè)方法更加適應(yīng)行業(yè)技術(shù)應(yīng)用需要，2.2標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)主要章節(jié)：1范圍，2規(guī)范性引用文件，3術(shù)語和定義，4人員資格，5監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，6檢測(cè)原理，7檢測(cè)準(zhǔn)備，8檢測(cè)靈敏度，9檢測(cè)，10記錄和評(píng)定，10檢測(cè)報(bào)告，附錄A（資料性規(guī)范性附錄）矩形矩形槽口對(duì)比試塊SWB-1，附錄B（規(guī)范性附錄）本文件代替GB/T23904-2009《無損檢測(cè)超聲表面波檢測(cè)方法》，與GB/T23904-2009i)增加了平底孔對(duì)比試塊靈敏度調(diào)節(jié)方法（見8l)更改了距離－波幅曲線（DAC曲線）的三、試驗(yàn)(或驗(yàn)證)的分析、綜述報(bào)告'技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證'預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益本標(biāo)準(zhǔn)的本次修訂更改內(nèi)容較多，涉及標(biāo)準(zhǔn)適用范圍的明顯變化、檢測(cè)工藝、檢測(cè)靈敏度相關(guān)的對(duì)比試塊、調(diào)節(jié)方法、檢測(cè)參數(shù)的修改內(nèi)容。為驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)要求修改變化后的規(guī)定是否具有合理性、適宜性及有效性，起草小組對(duì)本次標(biāo)準(zhǔn)修訂涉及的條款內(nèi)容進(jìn)行了認(rèn)真3.耦合劑的種類,增加了甘油耦合劑，對(duì)以上項(xiàng)目的具體實(shí)施內(nèi)容及驗(yàn)證結(jié)論見附錄《無損檢測(cè)超聲表面波檢測(cè)方法》驗(yàn)證報(bào)上海金藝檢測(cè)技術(shù)有限公司、寶山鋼鐵股份有限公司、東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司、西安熱工研究院有限公司四家公司參與了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)修改內(nèi)容涉及的技術(shù)條款的驗(yàn)證，技本次標(biāo)準(zhǔn)修訂規(guī)范和完善了超聲波表面波檢測(cè)實(shí)施的技術(shù)要求，明顯擴(kuò)大了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，細(xì)化了檢測(cè)實(shí)施的具體要求，增加了方便制作加工的平底孔試塊作為靈敏度調(diào)節(jié)方法，使表面波檢測(cè)方法更加適應(yīng)行業(yè)技術(shù)應(yīng)用本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施主體包括以鋼鐵企業(yè)為代表的冶金產(chǎn)品制造企業(yè)、機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)、在役設(shè)備及產(chǎn)品使用機(jī)構(gòu)及有關(guān)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)等。本標(biāo)準(zhǔn)的修訂更加有助于超聲表面波檢測(cè)技術(shù)的推廣，應(yīng)用該技術(shù)快速的檢出工件表面缺欠，相對(duì)于磁粉和滲透檢測(cè)方法具有極高的檢測(cè)效率和較低的檢測(cè)成本，利于設(shè)備制造、維保過程的成本與風(fēng)險(xiǎn)控制，有助于充分發(fā)揮無損本標(biāo)準(zhǔn)的修訂，即細(xì)化明確了應(yīng)用表面技術(shù)應(yīng)執(zhí)行的技術(shù)要求，又優(yōu)化完善了超聲表面波檢測(cè)技術(shù)的工藝參數(shù)，提升了表面技術(shù)作為工件表面缺陷快速檢測(cè)優(yōu)勢(shì)技術(shù)的地位，加強(qiáng)了技術(shù)創(chuàng)新對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的支撐作用，踐行先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善提升，加快推動(dòng)新時(shí)代制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的理念。本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用，將會(huì)帶來良四、與國(guó)際、國(guó)外同類標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容的對(duì)比情況'或者與測(cè)試的國(guó)外樣品、樣機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比情況五、以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的起草情況'以及是否合規(guī)引用或者采用國(guó)際國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)'并說明未采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的原因六、與有關(guān)法律、行政法規(guī)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本項(xiàng)目編制的標(biāo)準(zhǔn)是指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)，與我國(guó)現(xiàn)行的法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒有沖七、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)八、涉及專利的有關(guān)說明（1）軋輥輥身表面波檢測(cè)的靈敏度調(diào)節(jié)方法，發(fā)請(qǐng)日：2018.05.23，公開號(hào)：CN108519435A；公開日期：2018.09.11；授權(quán)號(hào)：////，授權(quán)專利權(quán)人或者專利申請(qǐng)人同意免費(fèi)許可任何組織或者個(gè)人在實(shí)施該國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)實(shí)施專九、實(shí)施國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求'以及組織措施、技術(shù)措施、過渡期和實(shí)施日期等措施建議十、其他應(yīng)予說明的事項(xiàng)附錄:《無損檢測(cè)超聲表面波檢測(cè)方法》驗(yàn)證報(bào)告12證3456788基于20231234-T-469項(xiàng)目要求，通過試驗(yàn)驗(yàn)證本標(biāo)準(zhǔn)修訂過程中更改的技術(shù)參數(shù)要求和新增技術(shù)規(guī)定內(nèi)容均應(yīng)符合超聲表面波技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用要求。2.檢測(cè)系統(tǒng)選擇原GE的USMGO+超聲波探傷儀進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證；探頭分別選用13×131MHz90°、13×132MHz90°、8×125MHz90°三個(gè)不同頻率的探頭；儀器、探頭及儀器和探頭的組合性能滿足本項(xiàng)目相關(guān)章節(jié)的要求。圖1試驗(yàn)用超聲波探傷儀及表面波探頭3.試驗(yàn)過程及結(jié)果3.1表面粗糙度Ra要求從≤3.2μm放寬到≤6.3μm的檢測(cè)工藝驗(yàn)證3.1.1試驗(yàn)方法采用3個(gè)不同頻率的探頭，在表面粗糙度為接近但不小于6.3μm的工件表面進(jìn)行測(cè)試，按最大檢測(cè)距離處直角棱邊反射波達(dá)到20%f.s時(shí)增益24dB后檢測(cè)系統(tǒng)靈敏度余量是否滿足不少于10dB的要求，并觀察信噪比。3.1.2試驗(yàn)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄見表1，相應(yīng)驗(yàn)證記錄見圖2~圖4。表1表面粗糙度試驗(yàn)數(shù)據(jù)探頭頻率最大聲程位置（mm）對(duì)應(yīng)80%f.s儀器增益值（dB）增益24dB后剩余靈敏度余量（dB）位置1位置2位置3位置1位置2位置3位置1位置2位置3950080046402MHz2004008004749485HMz2004007425圖1試驗(yàn)工件與表面處粗糙度比較樣塊對(duì)比圖21MHz探頭分別在200、400、800直角棱邊位置處20%f.s增益24dB波形圖32MHz探頭分別在200、400、800直角棱邊位置處20%f.s增益24dB波形圖45MHz探頭分別在100、200、400直角棱邊位置處20%f.s增益24dB波形3.1.3試驗(yàn)結(jié)論根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在相應(yīng)的表面粗糙度工件上，采用較低的檢測(cè)頻率（1MHz）可以在較遠(yuǎn)的檢測(cè)范圍內(nèi)擁有較高的有效靈敏度余量和信噪比，當(dāng)采用較高頻率（5MHz在該粗糙度下至少在400mm范圍內(nèi)能滿足有效靈敏度余量和信噪比的要求。在實(shí)際檢測(cè)應(yīng)用時(shí)，表面粗糙度較低時(shí)優(yōu)先選擇較高的頻率，并可采用較大的一次檢測(cè)范圍，表面粗糙度較高時(shí)優(yōu)先選擇較低的頻率，并應(yīng)采用較小的一次檢測(cè)范圍。通過試驗(yàn)，可以認(rèn)為在表面粗糙度Ra≤6.3μm，采用本項(xiàng)目的檢測(cè)工藝能滿足實(shí)際檢測(cè)的需求。3.2增加了甘油耦合劑，對(duì)不同的耦合劑檢測(cè)靈敏度差異的驗(yàn)證3.2.1試驗(yàn)方法使用相同的探頭（5MHz）在平板試塊200mm位置處直角棱邊反射波調(diào)至80%f.s.，比較儀器的增益值，驗(yàn)證不同耦合劑是否可適用于表面波檢測(cè)及差異值。3.2.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄見表2，相應(yīng)驗(yàn)證記錄見圖5~圖8。表1表面粗糙度試驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)采用耦合劑儀器增益值1水48dB2化學(xué)漿糊48dB3機(jī)油47.6dB4甘油48.2dB圖5采用水作為耦合劑的檢測(cè)和波形圖圖6采用化學(xué)漿糊作為耦合劑的檢測(cè)和波形圖圖7采用機(jī)油作為耦合劑的檢測(cè)和波形圖圖8采用甘油作為耦合劑的檢測(cè)和波形圖3.2.3試驗(yàn)結(jié)論根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在固定的檢測(cè)條件下，水、化學(xué)漿糊、機(jī)油、甘油均有較好的耦合效果，對(duì)檢測(cè)靈敏度的差異不超過1dB，實(shí)際使用時(shí)應(yīng)根據(jù)檢測(cè)的方便性和工件的需求選擇合適的耦合劑；例如自動(dòng)檢測(cè)時(shí)優(yōu)先選擇流動(dòng)性較好的水作為耦合劑，對(duì)防銹要求較高的工件或現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)先選擇機(jī)油或甘油作為耦合劑；對(duì)于檢測(cè)面非水平面的應(yīng)優(yōu)先選擇粘稠度較大的化學(xué)漿糊等。3.3對(duì)探頭掃查路徑的確定及優(yōu)先掃查方向的驗(yàn)證3.3.1試驗(yàn)方法對(duì)一固定的矩形矩形槽口（10mm×0.8mm）分別在相同距離（50mm）通過不同角度用表面波（5MHz）進(jìn)行掃查，比較反射波幅差異，驗(yàn)證針對(duì)有目標(biāo)方向性的缺欠（如表面固定相對(duì)摩擦面產(chǎn)生的打滑裂紋）掃查優(yōu)先方向選擇的作用。3.3.2當(dāng)表面波聲束中心線與矩形槽口缺欠方向垂直時(shí)可得到最高的反射回波，當(dāng)探頭沿試驗(yàn)路徑移動(dòng)時(shí)（見圖9）隨著角度變化反射波波幅迅速降低，當(dāng)移動(dòng)至夾角約為75°后，繼續(xù)移動(dòng)探頭至0°時(shí)波幅略有較小的起伏變化，數(shù)據(jù)記錄見表3，相應(yīng)驗(yàn)證記錄表3表面粗糙度試驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)檢測(cè)聲束中心線與矩形槽口缺欠的夾角反射波調(diào)制80%f.s.時(shí)儀器增益值190°57dB275°79dB345°80dB474dB圖9角度變化掃查示意圖圖10檢測(cè)聲束中心線與矩形槽口缺欠的夾角呈90°反射情況圖11檢測(cè)聲束中心線與矩形槽口缺欠的夾角呈70°反射情況圖12檢測(cè)聲束中心線與矩形槽口缺欠的夾角呈45°反射情況圖13檢測(cè)聲束中心線與矩形槽口缺欠的夾角呈0°反射情況3.3.3試驗(yàn)結(jié)果分析及結(jié)論根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果并根據(jù)超聲理論分析，當(dāng)超聲波聲束中心線與光滑平面缺欠垂直時(shí)反射最為強(qiáng)烈，當(dāng)傾斜時(shí)逐步形成傾斜反射反射波將不能有效的被探頭接收到，隨著角度增大反射波幅快速降低；當(dāng)移動(dòng)一定角度后（如本試驗(yàn)從90°移動(dòng)到70°)實(shí)際上探頭接收到的矩形槽口側(cè)面的反射已幾乎沒有，在后續(xù)的檢測(cè)中（從90°移動(dòng)到0°)實(shí)際接收到的反射波主要為矩形槽口端部的邊角反射，從反射波的位置變化也可側(cè)面驗(yàn)證，實(shí)際檢測(cè)中反射情況會(huì)受到反射面平直度、粗糙度等多方面的影響；通過以上試驗(yàn)，可以驗(yàn)證為發(fā)現(xiàn)各個(gè)方向的缺欠，掃查路徑一般需沿被檢工件表面兩個(gè)相互垂直方向進(jìn)行且掃查過程應(yīng)呈10°~15°轉(zhuǎn)動(dòng)探頭是必須的。當(dāng)實(shí)際檢測(cè)中被檢工件由于使用或加工的原因可能產(chǎn)生的缺欠具有相對(duì)固定的方向性（如軋輥的磨削裂紋、打滑裂紋也可以僅采用聲束傳播方向應(yīng)盡可能與擬發(fā)現(xiàn)的缺欠延伸方向垂直的一個(gè)方向掃查。3.4直角棱邊、矩形槽口試塊、平底孔試塊的靈敏度調(diào)節(jié)方法的驗(yàn)證3.4.1試驗(yàn)方法使用不同頻率的探頭分別在距100mm處的直角棱邊、矩形槽口、平底孔將反射波調(diào)至80%f.s.，記錄儀器增益值，同一個(gè)頻率探頭選擇實(shí)際檢測(cè)需要儀器增益最高的反射體進(jìn)行DAC曲線繪制并調(diào)至檢測(cè)靈敏度。3.4.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄見表4，相應(yīng)驗(yàn)證記錄見圖14~圖20。表4100mm直角棱邊、矩形槽口、平底孔反射情況2MHz探頭5MHZ探頭反射體儀器增益反射體儀器增益反射體儀器增益直角棱邊37dB直角棱邊26dB直角棱邊51dB10x0.8mm44dB10x0.4mm32dB10x0.2mm55dBΦ2x2mm56dBΦ2x1mm47dBΦ2x0.5mm73dB用Φ2x2mm平底孔測(cè)試?yán)L制靈敏度曲線（增益6dB）用Φ2x1mm平底孔測(cè)試?yán)L制靈敏度曲線（增益6dB）用Φ2x0.5mm平底孔測(cè)試?yán)L制靈敏度曲線（增益6dB）圖圖155M探頭平底孔和矩形槽口試塊試驗(yàn)圖165M探頭直角棱邊試驗(yàn)及采用平底孔繪制DAC并調(diào)節(jié)靈敏度圖172M探頭平底孔和矩形槽口試塊試驗(yàn)圖182M探頭直角棱邊試驗(yàn)及采用矩形槽口繪制DAC并調(diào)節(jié)靈敏度圖191M探頭平底孔和矩形槽口試塊試驗(yàn)圖201M探頭直角棱邊試驗(yàn)及采用矩形槽口繪制DAC并調(diào)節(jié)靈敏度3.4.3試驗(yàn)結(jié)論根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，由于存在探頭制造廠家不同、規(guī)格不同、試塊反射體加工精度的問題造成不同條件下不同頻率、不同反射體波幅差異較大，但總體情況符合理論實(shí)際，同等條件下直角棱邊反射波幅明顯高于矩形槽口和平底孔反射體，矩形槽口和平底孔反射體在不同頻率下反射波幅比較各有差異，一定程度上也受反射體的加工精度影響；通過對(duì)儀器增益需求最高的靈敏度調(diào)節(jié)方法測(cè)試?yán)L制DAC曲線并調(diào)至相應(yīng)靈敏度，在調(diào)節(jié)靈敏度試件上測(cè)試，均有較好的信噪比，噪聲遠(yuǎn)低于靈敏度曲線，本項(xiàng)目制定的靈敏度調(diào)節(jié)方法可以有效進(jìn)行。3.5對(duì)于圓柱體工件的周向掃查180°回波的驗(yàn)證3.5.1試驗(yàn)方法分別采用1MHz和2MHz探頭在直徑580的鑄鋼圓柱形工件上進(jìn)行周向掃查，將180°回波調(diào)至80%f.s.，記錄此時(shí)的距離位置及增益值，采用直角棱邊法在相同位置將反射波調(diào)至80f.s.，記錄此時(shí)的增益值，進(jìn)行比較（工件較大）。3.5.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄見表5，相應(yīng)驗(yàn)證記錄見圖21~圖22。表5180°回波反射對(duì)比記錄1MHz探頭（位置880mm）2MHz探頭（位置880mm）180°回波增益70dB180°回波增益78dB直角棱邊回波增益57dB直角棱邊回波增益62dB差值差值圖211M探頭180°回波和直角棱邊回波圖221M探頭180°回波和直角棱邊回波3.5.3試驗(yàn)結(jié)論根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，1M探頭和2M探頭180°回波和直角棱邊回波差異分別為13dB和16dB，由于工件較大，5MHz反射小于采用直角棱邊法調(diào)節(jié)靈敏度時(shí)24dB的增益值，180°回波高度在檢測(cè)靈敏度以上，對(duì)恰巧在該位置的缺陷回波有直接影響，對(duì)圓柱體周向?qū)嶋H檢測(cè)時(shí)必須考慮該回波的影響，采用增加掃查線或適當(dāng)錯(cuò)開180°位置的方式來避免漏檢風(fēng)險(xiǎn)。3.6對(duì)表面波檢測(cè)有效深度的簡(jiǎn)單驗(yàn)證3.6.1試驗(yàn)方法對(duì)開有長(zhǎng)橫孔的試塊進(jìn)行檢測(cè)，橫孔直徑2mm，橫孔內(nèi)壁距表面位置分別為1mm和5mm，檢測(cè)距離為100mm，檢測(cè)靈敏度采用本項(xiàng)目規(guī)定的直角棱邊法調(diào)節(jié)。3.6.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄見表6，相應(yīng)驗(yàn)證記錄見圖23~圖25。表6埋藏長(zhǎng)橫孔檢測(cè)2MHz探頭可檢出可檢出距表面5mm可檢出距表面5mm不可檢出圖23長(zhǎng)橫孔試塊實(shí)際圖(φ2mm孔內(nèi)壁分別距兩側(cè)表面1mm和5mm）圖252M探頭距表面1mm和5mm檢測(cè)試驗(yàn)3.6.3試驗(yàn)結(jié)果分析及結(jié)論根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在規(guī)定靈敏度下1M探頭能有效檢測(cè)出距表面1mm和5mm的長(zhǎng)橫孔內(nèi)壁反射，距表面1mm反射較高；2M探頭僅能有效檢測(cè)出距表面1mm的長(zhǎng)橫孔內(nèi)壁反射，距表面5mm的長(zhǎng)橫孔內(nèi)壁有不明顯的反射波但明顯低于檢測(cè)靈敏度要求；與GB/T11343關(guān)于在表面?zhèn)鞑サ娜鹄ǖ拿枋龅摹霸诤穸却笥趦蓚€(gè)波長(zhǎng)的材料中,瑞利波的能量大約穿透到一個(gè)波長(zhǎng)的深度?！被痉希瑢?shí)際穿透能力基本能達(dá)到接近2個(gè)波長(zhǎng)的深度區(qū)域，所以表面波檢測(cè)的時(shí)候不同的頻率還對(duì)檢測(cè)的深度有較大的影響，表面波具有檢測(cè)近表面缺陷的能力，實(shí)際檢測(cè)時(shí)可以更加需求選擇合適的檢測(cè)頻率。3.7對(duì)表面波檢測(cè)能量深度方向分布的簡(jiǎn)單驗(yàn)證3.7.1試驗(yàn)方法對(duì)開有貫穿矩形槽口的試塊進(jìn)行檢測(cè)，槽深5mm，距邊部為100mm，分別在端部向矩形槽口進(jìn)行檢測(cè)和在矩形槽口位置向端部進(jìn)行檢測(cè)，將反射回波調(diào)至80%f.s.，比較儀器增益值。3.6.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄見表5，相應(yīng)驗(yàn)證記錄見圖26~圖27。表7埋藏長(zhǎng)橫孔檢測(cè)探頭從端部向矩形槽口檢測(cè)43dB探頭從矩形槽口向端部直角棱邊檢測(cè)43dB圖26貫穿矩形槽口試塊實(shí)際圖（僅對(duì)5mm深矩形槽口進(jìn)行試驗(yàn)）圖271M探頭位于直角棱邊端部和矩形槽口端部檢測(cè)試驗(yàn)3.7.3試驗(yàn)結(jié)果分析及結(jié)論根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，采用1MHz探頭在相同距離采用直角棱邊反射和5mm深矩形槽口反射波幅幾乎是一樣的，與GB/T11343關(guān)于在表面?zhèn)鞑サ娜鹄ǖ拿枋龅摹霸诤穸却笥趦蓚€(gè)波長(zhǎng)的材料中,瑞利波的能量大約穿透到一個(gè)波長(zhǎng)的深度。但由于能量以指數(shù)式分布,半數(shù)能量集中在離表面1/4波長(zhǎng)的深度范圍內(nèi)?！狈希Y(jié)合3.6的試驗(yàn)，1MHz探頭形成的表面波在5mm深度的位置還有一定的能量，但是能量距表面成指數(shù)下降，在總體能量中的占比非常低，故在本次試驗(yàn)中對(duì)反射波幅的影響可以忽略。3.8檢測(cè)圓柱體等曲面工件的曲率半徑不小于22.5mm的驗(yàn)證3.8.1試驗(yàn)方法分別對(duì)φ57×7mm、φ45×7mm的管子進(jìn)行外表面表面波檢測(cè)，測(cè)試表面波檢測(cè)的可行性。3.8.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄見表8、表9，相應(yīng)驗(yàn)證記錄見圖28~圖29。表8φ57×7mm低合金鋼小徑管表面波測(cè)試數(shù)據(jù)反射體方向：橫向探頭參數(shù)：5MHz6*6BM反射體方向：橫向探頭參數(shù)：2.5MHz6*6BM測(cè)試對(duì)象級(jí)別直段碳鋼碳鋼外彎頭反射體方向：縱向探頭參數(shù)：5MHz6*6BM反射體方向：縱向探頭參數(shù)：2.5MHz6*6BM測(cè)試對(duì)象級(jí)別直段碳鋼表9φ45×7mm不銹鋼小徑管表面波測(cè)試數(shù)據(jù)反射體方向：橫向探頭參數(shù)：5MHz6*6BM反射體方向：橫向探頭參數(shù)：2.5MHz6*6BM測(cè)試對(duì)象級(jí)別直段不銹鋼反射體方向：縱向探頭參數(shù)：5MHz6*6BM反射體方向：縱向探頭參數(shù)：2.5MHz6*6BM測(cè)試對(duì)象級(jí)別直段不銹鋼//////圖28φ57×7mm低合金鋼小徑管表面波測(cè)試部分記錄圖29φ45×7mm不銹鋼小徑管表面波測(cè)試部分記錄3.8.3通過驗(yàn)證，在小徑管上開展表面波的檢測(cè)，在曲率半徑為22.5mm時(shí)采用合適的檢測(cè)工藝能有效的實(shí)施，信噪比滿足要求。4.西安熱工研究院有限公司已頒布實(shí)施的《電站密集管排小徑管超聲表面波檢測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》T/CSEE0335—2022中，已提出了經(jīng)驗(yàn)證后的標(biāo)準(zhǔn)適用范