TOFD第6章缺陷信號特征和數(shù)據(jù)評定2016-5

第六章

缺陷信號特征和數(shù)據(jù)評定

許遵言6.1缺陷信號特征

TOFD檢測發(fā)現(xiàn)的缺陷分為表面開口缺陷和埋藏缺陷兩大類。其中表面開口缺陷可分為三小類，即：（1）上表面開口缺陷；（2）下表面開口缺陷；（3）貫穿性缺陷。埋藏缺陷也可分為三小類：（1）點狀缺陷；（2）沒有自身高度的缺陷；（3）有自身高度的缺陷。缺陷的類型及位置，高度及長度是TOFD技術(shù)的檢測結(jié)果評定分級的基本依據(jù)。需要指出的是，上述分類只是按照缺陷位置和尺寸劃分了缺陷的類型，并沒有要求確定缺陷的性質(zhì)。眾所周知，缺陷性質(zhì)對于判斷其危害性，在使用過程中是否會擴(kuò)展而導(dǎo)致破壞十分重要，但由于TOFD技術(shù)的局限性，根據(jù)其信號特征和圖像尚不能準(zhǔn)確判斷缺陷的性質(zhì)，所以到目前為止，有關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)一般并不要求對發(fā)現(xiàn)的缺陷定性。在應(yīng)用常規(guī)脈沖回波超聲技術(shù)檢測時，有經(jīng)驗的人員可以從信號的A掃描波型和其在焊縫中的位置，以及對材料特性、焊接技術(shù)的認(rèn)識和工廠質(zhì)量管理情況，綜合分析推測該缺陷的性質(zhì)。對TOFD技術(shù)來說同樣如此，并沒有更有效的手段可用，除了信號特征外，相關(guān)常識和盡可能多的背景知識是缺陷定性的重要依據(jù)。對于脈沖回波，隨著探頭角度而變化的信號幅度有助于判別體積型缺陷和平面型缺陷，但是對于TOFD來說，這種方法不能采用，必須使用其他的線索。對TOFD技術(shù)，缺陷定量和定性的一個重要線索就是尖端衍射信號的相位。與直通波相位相同的信號是下尖端產(chǎn)生的衍射信號，與直通波相位相反的信號是上尖端產(chǎn)生的衍射信號。增加輔助檢測可以得到更多更詳細(xì)的信息。平行掃查用于缺陷定性是非常重要的，因為在焊縫橫截面上的缺陷位置和缺陷延伸的方向可以顯示出來，這將為判斷缺陷類型提供重要提示。如有可能應(yīng)同時采集脈沖回波以及TOFD數(shù)據(jù)，因為這兩個技術(shù)是相互補(bǔ)充的，檢測數(shù)據(jù)越多，就越能得到缺陷的表現(xiàn)特征。對于不能歸類的缺陷或者不確定的缺陷，一般將其看作最壞的情況，即裂紋，除非有充分證據(jù)證明其不是裂紋，這樣處理是非常必要的。6.1.1上表面開口缺陷信號特征上表面開口缺陷有兩個特征：（1）直通波消失或下沉；（2）僅有下尖端衍射。這一類缺陷的A掃直通波信號會消失，圖像中的直通波會斷開（圖6.2）。但對長度或高度較小的上表面開口缺陷，其A掃直通波信號可能并不消失，僅僅是波幅減??；圖像中的直通波并不斷開，僅僅因傳輸時間延長而下沉（圖6.3）。此類缺陷的下尖端信號較弱，其相位與直通波相同。但對高度較小的缺陷，其下尖端信號可能被直通波掩蓋。除非缺陷很大，一般情況底面波沒有變化，且無異常變形波。圖6.2上表面開口裂紋的圖像圖6.3上表面和下表面開口槽的信號顯示圖6.4上表面開口缺陷的平行掃查圖像采用平行掃查可以使上表面開口缺陷的信號更容易分辨，其高度和端點的位置測量也更準(zhǔn)確（圖6.4）。如果上表面開口缺陷的下尖端的信號被直通波掩蓋，可采用直通波去除（差分）的處理方法使信號顯示出來。如果掃查時探頭相對工件提離，耦合劑厚度發(fā)生變化，圖像中的直通波就會扭曲或上下跳動，影響表面開口缺陷的識別，這時需要使用軟件進(jìn)行拉直處理。為了保存掩蓋在直通波內(nèi)的真實信號，應(yīng)采取拉直圖像的底面波信號，而不是拉直直通波信號來進(jìn)行處理，拉直直通波和拉直底波的效果是一樣的，因為探頭提離時直通波和底面回波信號是同時移動的。上表面開口缺陷的定性可通過目視觀察，或應(yīng)用磁粉、滲透等表面檢測方法確認(rèn)。如果較大的裂紋在表面只有很小開口，表面檢測難以判斷，可以使用爬波探頭檢測驗證。使用斜角橫波探頭的二次波來尋找角反射來驗證。6.1.2下表面開口缺陷信號特征下表面開口缺陷的兩個主要特征是：（1）底面回波消失或減弱；（2）僅有上尖端衍射。

有三種情況:

①如果高度很大，則A掃的底波信號會消失，圖像中的底波會斷開（圖6.5）;②如果缺陷高度不太大，其A掃底波信號可能并不消失，僅僅是波幅減小，圖像中的底波并不完全斷開，僅僅信號減弱而灰度變淺或因傳輸時間延長而下沉（圖6.6）；③如果底面開口缺陷高度很小，則底面波的信號將幾乎不發(fā)生變化。此類缺陷的上尖端信號相位與直通波相反。除非缺陷很大，一般情況下直通波沒有變化。圖6.5高度很大的下表面開口缺陷，底波消失圖6.6高度中等的底面開口缺陷，部分底面波切斷靠近底面的信號的識別是比較困難的，因為底部可能發(fā)生的缺陷種類眾多，例如裂紋、條狀夾渣，條形氣孔、未熔合、未焊透、內(nèi)凹、錯邊、根部腐蝕等。另一方面，對底部缺陷的驗證也比對上表面缺陷的驗證困難?？梢酝ㄟ^比較上尖端信號波幅來區(qū)分裂紋和其他缺陷。來自裂紋上尖端的信號很弱，而內(nèi)凹和條形缺陷能產(chǎn)生比裂紋尖端更強(qiáng)的信號，比較圖6.7與圖6.6可以看到這一現(xiàn)象。需要注意的是，雖然大多數(shù)情況是這樣，但并非總是如此。其他可以驗證裂紋的辦法是進(jìn)行更多的掃查，使用脈沖回波或者爬波去尋找角反射體來進(jìn)行驗證。圖6.7高度很小底面開口弧形槽(深2mm，板厚40mm）圖6.8表面開口缺陷的輪廓如果一個底面開口的缺陷具有圖6.8所示的輪廓，其TOFD信號就如圖6.7所示：缺陷圖形向兩邊有較大的延伸，與底波連接是清晰和連續(xù)的。而當(dāng)缺陷輪廓相對于底面邊緣形成大角度過渡時，衍射的有效能量下降，信號就可能不會延伸到底面。例如裂紋或表面氣孔，其TOFD信號與底波連接往往是不清晰和連續(xù)的。這種情況可見圖6.9，氣孔的信號顯示。圖6.9下表面氣孔，深3mm圖下表面開口缺陷圖根部未焊透圖根部內(nèi)凹

6.1.3貫穿性缺陷的特征

貫穿型缺陷會導(dǎo)致所有信號缺失或減小，可能會出現(xiàn)整個圖象從上到下的不連續(xù)，直通波和底面回波都會有斷開的跡象，比較容易識別（圖6.10）。在掃查過程中，如果發(fā)生探頭與表面耦合不良的情況而導(dǎo)致信號丟失，也會出現(xiàn)圖像不連續(xù)的類似情況（圖6.11），必須注意不能與貫穿型缺陷混淆。兩者的一個重要區(qū)別是，貫穿型缺陷左右有衍射的特征弧線，而信號丟失則沒有。只要圖像不連續(xù)，無論哪一種情況都不能輕易放過，需要仔細(xì)辨認(rèn)，重復(fù)檢測。圖6.10貫穿型裂縫顯示（直通波和底波消失，貫穿部位衍射信號左右一致）圖6.11缺少耦合劑，信號丟失6.1.4埋藏的點狀缺陷的信號特征體積型埋藏缺陷的典型實例是氣孔和夾渣。小夾渣和氣孔的長度和高度很小，D掃描中產(chǎn)生的信號呈現(xiàn)弧形，氣孔的圓球形狀使得它的弧線比夾渣更長一些。如果氣孔和夾渣有一定長度，信號會有一段對應(yīng)長度的平坦顯示。一般來說，它們高度很小，不可能有明顯的上尖端和下尖端信號。(參見圖6.12)。這些缺陷形狀容易識別，且一般不寫入報告中。如果存在密集氣孔，就有必要測量其體積。如果超出標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，就需要報告它的大?。▓D6.13）。對密集氣孔群的圖像，如果使用SAFT技術(shù)處理，可以得到更清晰的顯示。

D掃描中氣孔和夾渣的顯示圖6.12點狀氣孔和夾渣顯示

圖6.13數(shù)量較多的點狀缺陷顯示

6.1.5埋藏的沒有自身高度的缺陷的信號特征埋藏的沒有自身高度的條形缺陷主要是指條狀夾渣和條形氣孔，當(dāng)然也包括一些自身高度較?。ɡ缧∮?mm）的未焊透、未熔合和裂紋。一般來說，能從信號或圖像中分辨出氣孔或者夾渣高度的情況很少，因為它們不僅高度很小，而且上尖端和下尖端信號不夠明顯。從圓形反射體發(fā)出的信號，如氣孔和夾渣，上部反射信號較強(qiáng)，得不到衍射信號，只有下部的回波是衍射產(chǎn)生的。雖然這兩個信號有相位差，但是可能難以辨認(rèn)。條狀夾渣往往會斷成幾節(jié)，如圖6.14、圖6.15所示。圖6.14條狀夾渣和分段夾渣顯示圖6.15鏈狀氣孔和單個氣孔顯示6.1.6埋藏的有自身高度的缺陷的信號特征埋藏的有自身高度的缺陷主要是指裂紋和未熔合，當(dāng)然也包括一些自身高度較大的條狀夾渣和條形氣孔。裂紋和未熔合都屬于面積型缺陷，其信號比較相似。有一定高度的內(nèi)部裂紋和未熔合的信號由上下尖端衍射波組成，兩個信號的相位相反，振幅比較弱(見圖6.17、圖6.18)。相位信息非常重要，因為如果相位相同，信號就不是來自于同一缺陷。圖6.17埋藏裂紋，16MnRT=62mm缺陷深度35~42mm圖6.18埋藏裂紋(材質(zhì)：16MnR；厚度：50mm；深度：22~35mm)裂紋與未熔合信號有一些細(xì)微的區(qū)別：焊接產(chǎn)生的裂紋上下端點一般不太規(guī)則，在深度平面上很少是一條直線；有些裂紋除上下端點信號外，在兩者之間可能還有其他雜散信號。未熔合與裂紋相比，其上下端點信號比較規(guī)則，在深度平面上基本上為直線或曲線，除上下端點外，其它雜散信號較少。比較圖6.17、圖6.18和圖6.19、圖6.20，可以看出這種區(qū)別。圖6.19埋藏未熔合（材質(zhì)：16MnR；厚度：50mm；深度：17~23mm)圖6.20埋藏未熔合和夾渣如果埋藏的體積型缺陷（例如條狀夾渣）有足夠的高度，其信號看起來有些像裂紋，但是通常其上端點信號要強(qiáng)的多(見圖6.20)，這是區(qū)分平面型缺陷和體積型缺陷的判據(jù)之一。但由于裂紋尖端輪廓有多種變化，所以這種幅度差別僅僅作為參考，不是絕對的。如果TOFD檢測的結(jié)果不能確定，可以利用斜角橫波探頭來幫助區(qū)分平面型缺陷和體積型缺陷。圖6.20條狀夾渣的信號，上端點信號波幅更強(qiáng)6.1.7焊縫根部缺陷和形狀缺陷回波特征對管道和小直徑容器的單面焊焊接接頭，有好幾種焊接缺陷可能出現(xiàn)在根部，包括咬邊、焊瘤、未焊透和錯邊等。這些缺陷的存在使檢測的難度增加，用常規(guī)脈沖回波法很難從各種缺陷信號中識別出裂紋信號，但在TOFD的D掃描中，裂紋信號是可以識別的。對在用管道和容器，根部腐蝕是常見缺陷，用TOFD來檢測焊縫根部的腐蝕也是有效的方法，這種檢測在海上石油工程中應(yīng)用很多（圖6.22）。圖6.22焊縫根部嚴(yán)重腐蝕顯示焊縫形狀缺陷的存在會導(dǎo)致在TOFD掃查中出現(xiàn)靠近底面的信號，如果它們在高度上有變化，則在外形上看起來很像裂紋。通常焊縫形狀缺陷會將底面回波分成兩條或更多條，其信號比裂紋信號長，波幅也高。錯邊，將導(dǎo)致雙倍或更多倍數(shù)的底波信號，比裂紋信號要長得多，波幅也高得多。TOFD對不等厚的板對接焊縫或管對接焊縫的掃查也會導(dǎo)致雙倍或更多倍數(shù)的底面回波，底面回波會覆蓋一部分需要檢測的焊縫體積（圖6.23至圖6.26）。圖6.23焊縫根部腐蝕顯示（發(fā)生在焊縫兩側(cè)的熱影響區(qū)）圖6.25由于不同的壁厚造成的兩次下表面反射圖6.26管道環(huán)焊縫錯口造成的顯示6.1.8橫波和波型轉(zhuǎn)換信號的識別在第一章中我們說，TOFD使用縱波是因為它們在所有的橫波到達(dá)之前最先到達(dá)接收器，這樣用縱波信號的傳輸時間來測量和計算衍射點深度就簡便易行。一般情況下，縱波底波之前應(yīng)該只有縱波信號，不會出現(xiàn)橫波信號或變形波信號，這里變形波是指發(fā)生波型轉(zhuǎn)換：縱波在缺陷端點衍射轉(zhuǎn)換為橫波，或橫波在缺陷端點衍射轉(zhuǎn)換為縱波。但在實際檢測中，我們可能在TOFD掃描圖上看見波型轉(zhuǎn)換信號出現(xiàn)在縱波底波之前或出現(xiàn)在縱波信號觀測區(qū)，給信號的識別和解釋帶來困難，有兩種情況容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象：1.厚工件進(jìn)行非平行掃查時PCS過小正常檢測我們按照2/3T法則設(shè)置PCS，在縱波信號觀測區(qū)是不會出現(xiàn)波型轉(zhuǎn)換干擾信號的。但在厚工件檢測的分區(qū)掃查時，最近的一個區(qū)的PCS較小，有可能是變型波信號跑到縱波底波前面，或者跑到設(shè)定的深度顯示范圍里。我們通過一例計算來說明PCS過小會導(dǎo)致變型波信號出現(xiàn)的現(xiàn)象?！纠繖z測厚度60mm焊縫，分兩個區(qū)進(jìn)行掃查，第一對探頭角度為60°，聚焦在20mm處，分別計算：（1）第一對探頭的PCS;（2）縱波底波信號到達(dá)時間；（3）30mm深度氣孔的縱波入射縱波反射信

號到達(dá)時間；（4）10mm深度的裂紋下端點的變型波（縱

波入射橫波衍射）信號到達(dá)時間；（5）裂紋下端點的變型波信號會在觀測區(qū)的哪一深

度上出現(xiàn)？圖6.27PCS過小導(dǎo)致變型波信號出現(xiàn)的圖示

解：（1）第一對探頭的PCS:PCS=2×20×tg60°=69.28mm，S=34.6mm（2）縱波底波信號達(dá)到時間：t=2×（602

×34.62

）1/2/5950=0.02328s（3）30mm深度氣孔的縱波入射縱波反射信

號到達(dá)時間：

t1=2×(302

×34.62)1/2/5950=0.01539s（4）10mm深度的裂紋下端點的縱波入射橫波衍

射信號到達(dá)時間：t2=(102×34.62)1/2/5950+(102

×34.62)1/2

/3230=0.00605+0.01115=0.0172s（5）與變型波信號同時到達(dá)的縱波信號

的深度：X=[（t22

×C2/4）-S2]1/2=[(0.01722

×59502/4)-34.62]1/2

=37.7mm答：

裂紋下端點的變型波信號會在觀測區(qū)的37.7mm深度上出現(xiàn)。在分兩個區(qū)掃查時，如果第一對探頭的時間窗口設(shè)置完全覆蓋在第二個區(qū)，顯示縱波底面反射波。則10mm深的裂紋的波型轉(zhuǎn)換信號就會出現(xiàn)在底波之前。即使第一對探頭的時間窗口設(shè)置沒有完全覆蓋第二個區(qū)，只要設(shè)置的掃描深度范圍超過37.7mm，就會出現(xiàn)上述變型波信號顯示。2、平行掃查時近表面存在缺陷可用圖6.28說明這種情況：探頭經(jīng)過近表面裂紋缺陷上方的平行掃查。首先經(jīng)過的是接受探頭X，處于接近裂紋的位置，遠(yuǎn)離裂紋的是發(fā)射探頭Y，發(fā)出縱波到達(dá)裂紋尖端發(fā)生波型轉(zhuǎn)換，變?yōu)闄M波被探頭X接收，這是B掃描圖下面靠左邊的信號（Ⅰ）;探頭繼續(xù)移動，探頭Y發(fā)出的縱波在裂紋尖端衍射，以縱波被探頭X接收，這是B掃描圖中上部的信號（Ⅱ）；探頭繼續(xù)移動，當(dāng)探頭Y處于接近裂紋的位置時，發(fā)出的橫波到達(dá)裂紋尖端時發(fā)生波型轉(zhuǎn)換，變?yōu)榭v波被遠(yuǎn)離裂紋的另一個探頭X接收，這時在B掃描圖中下面靠右邊信號（Ⅲ）。最總得到的掃插圖是正常的衍射圖兩邊伴有兩個相似的圖形。圖6.28平行掃查的波型轉(zhuǎn)換信號平行掃查的波型轉(zhuǎn)換信號可能先于底面反射波，也可能后于底面反射波，這取決于缺陷在工件中的位置，如離掃查面較近，波型轉(zhuǎn)換信號就先于底面反射波；而離掃查面較遠(yuǎn)，波型轉(zhuǎn)換信號就后于底面反射波。6.1.9不平行缺陷的特征如果沿焊縫方向的缺陷形狀有變化，則衍射的有效能量減少。如果缺陷是傾斜的而且斜率很大，在D掃描中，不僅信號的幅度會變化而且信號的深度也會改變。圖6.29給出了一些示例，可從信號顯示幅度和深度的變化推測缺陷的輪廓。圖6.29缺陷輪廓改變導(dǎo)致信號強(qiáng)度改變在分析軟件中采用的拋物線指針模擬的是點狀信號的形狀。測量缺陷的長度時，拋物線指針放在信號的兩個邊進(jìn)行擬合。通常，相對于裂紋末端的衍射信號，拋物線指針應(yīng)該能很好地擬合信號的兩側(cè)。然而,如果裂紋是斜的或者形狀有改變，則該擬合效果可能很差(參見圖6.30)。如果出現(xiàn)這種情況應(yīng)想到可能是形狀改變而造成的。圖6.30拋物線型指針是否與缺陷輪廓吻合6.1.10“透明”的裂紋在高應(yīng)力區(qū)域，裂紋的兩個側(cè)面可能由于受力而緊貼在一起，該類裂紋對超聲波是“透明”的，即超聲波可以穿透裂紋，在界面上不產(chǎn)生反射，所以無法觀察到回波。這是一種危險的情況，所幸的是，大多數(shù)裂紋不是“透明”的，而且通?！巴该鳌钡牧鸭y只是一部分“透明”，還有一部分不透明，所以對不透明部分仍可獲得信號。如果懷疑裂紋是“透明”的，可以使用較低的頻率或用橫波進(jìn)行檢測，因為改變波長或波型可能會使裂紋的“透明”性發(fā)生改變。類似的情況在對線切割槽進(jìn)行測量時也可以看到，當(dāng)槽填滿油脂或者耦合劑，其回波明顯低于從充滿空氣的槽所得到的回波，甚至可能得不到回波。6.1.11橫向缺陷焊縫中的線性缺陷并不都是平行于焊縫方向的，橫向缺陷，即與焊縫成一定的角度的缺陷，時有發(fā)生。在常規(guī)脈沖回波法中，可將探頭傾斜轉(zhuǎn)動用來尋找從橫向裂紋產(chǎn)生的反射。在TOFD檢測非平行掃查方式中，探頭沿著焊縫掃查，可以得到橫向裂紋的衍射信號，但是由于信號沒有長度，很可能被忽略。因為非平行掃查的橫向裂紋顯示看起來像是來自于一個很小反射體的信號，比如氣孔。由于在沿著焊縫的非平行掃查中很可能漏掉橫向缺陷。因此在檢測技術(shù)條件中明確是否需要檢測橫向裂紋是非常重要的。如果需要檢測橫向裂紋，則對非平行掃查中的每個小信號都需要作進(jìn)一步檢測。可采用的檢測方法包括：沿著焊縫方向在信號位置上進(jìn)行一系列的平行掃查；或在信號位置上進(jìn)行一系列與焊縫方向垂直的非平行掃查。這些附加的掃查將驗證這些信號在與焊縫垂直的方向上是否有長度（圖6.31至圖6.33）。圖6.31橫向裂紋（材質(zhì)：16MnR；厚度：38mm）圖6.32橫向裂紋（材質(zhì)：16MnR；厚度：38mm）圖6.33橫向裂紋照片（材質(zhì)：16MnR；厚度：38mm；與圖6.32同一位置）6.1.12無法分類的缺陷有些觀察到的信號不可能進(jìn)行分類，這可能是由于裂紋參差不齊的輪廓或者具有其它復(fù)雜的外形以及存在其它類型的反射體引起的。在沒有進(jìn)行更詳細(xì)地檢測和更明確地測定前，這些信號都應(yīng)看作是裂紋。6.1.13確定信號特征的輔助掃查為了獲得缺陷信號的位置、類型等詳細(xì)信息，以及更多的特征，一般需要進(jìn)行更加細(xì)致的掃查，比如采用不同的角度、不同的頻率以及不同的探頭間距的掃查。使用平行掃查可精確判斷信號的橫向位置和可能的方向。當(dāng)同一段焊縫中有不止一個缺陷存在時（例如在焊縫兩面都存在側(cè)壁未熔合），平行掃查也可以幫助判別。以下是不同參數(shù)或不同方式掃查的特點：

1、如果信噪比太低不能判別信號，可以使用低頻探頭，但是會增加直通波盲區(qū)并降低分辨率；

2、使用較高的頻率以獲得更高的分辨率，提高尺寸測量精度，以及減少直通波盲區(qū)，但是減少了信噪比和覆蓋范圍；3、減小探頭角度(同時減小探頭中心間距)可

以使直通波和底面回波間距更大，從而提高

分辨率、提高尺寸測量精度并減小盲區(qū)，但

也減少了覆蓋范圍；4、可以使用脈沖反射法補(bǔ)充檢測；5、對于近表面和表面開口缺陷，采用爬波探

頭或帶角度的橫波探頭在掃查面或底面尋找

角反射體來解釋信號。還可使用磁粉或渦流

技術(shù)來驗證；6、可以使用射線照相進(jìn)一步確認(rèn)缺陷性質(zhì)。6.2數(shù)據(jù)評定與報告在TOFD掃查的線性化圖像中可以使用光標(biāo)來進(jìn)行深度測量，它將數(shù)據(jù)的基本時間刻度轉(zhuǎn)換成線性的深度標(biāo)尺?？梢愿鶕?jù)在TOFD圖像中直通波和底面回波的位置來計算波速和楔塊延時，這將有助于減少系統(tǒng)誤差。TOFD數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行直觀分析，描述TOFD檢測信號的特征至少應(yīng)包括：（1）在工件平面坐標(biāo)中的位置(x,y坐標(biāo))；（2）長度(x)；（3）深度和高度(zandz)；（4）類型(上表面開口缺陷、下表面開口缺陷、表層缺陷或內(nèi)部缺陷)。因為TOFD技術(shù)不是簡單地使用幅度閾值來定義信號限值，因此TOFD技術(shù)的數(shù)據(jù)評定和驗收標(biāo)準(zhǔn)不同于常規(guī)脈沖反射法超聲檢測。6.2.1缺陷評定的最小尺寸并非TOFD檢測記錄中所有信號都需要進(jìn)行分析或報告，TOFD檢測記錄，尤其是一些舊焊縫的檢測，其數(shù)據(jù)記錄中信號繁雜，對所有信號都進(jìn)行精確測定和詳細(xì)分析，不僅難以做到，而且無必要。以下以ASME規(guī)范案例2235-9為例說明缺陷評定的一些基本準(zhǔn)則。使用第I卷和第VIII卷第1部分和第2部分超聲波替代射線檢測問：在什么條件下可以用超聲波檢測替代射線，并且射線是在按照第I卷PW-11章；第VIII卷，第1部分，UW-11A（a）章；和第VIII卷，第2部分，表AF-241.1的要求？答：委員會建議材料壁厚大于或等于13mm的鍋爐和壓力容器焊縫都可以用超聲波（UT）方法代替射線（RT）方法，并要滿足以下要求：a)當(dāng)材料厚度大于200mm時，超聲波檢測區(qū)域應(yīng)包括整個焊縫加焊縫兩側(cè)各50mm的范圍。當(dāng)材料厚度小于或等于200mm時，超聲波檢測區(qū)域應(yīng)包括整個焊縫加上焊縫兩側(cè)各25mm或材料厚度t，兩者取小較小值?；蛘?，檢測區(qū)可減小到焊縫加上焊縫兩側(cè)實際熱影響區(qū)（HAZ）再加6mm，并滿足以下要求：焊縫熱影響區(qū)HAZ經(jīng)實際測量，并有焊接工藝記錄。超聲探頭位置和掃查裝置用參考標(biāo)記（沿著焊縫的油漆或淺的鋼印）控制，以確保實際HAZ和附加的6mm母材能被檢測到。b)應(yīng)有書面檢測方案或掃查計劃展示探頭位置、探頭移動和聲束覆蓋，并提供標(biāo)準(zhǔn)的和可重復(fù)的檢測方法。掃查計劃還應(yīng)包括所選擇的相對于焊縫中心線的聲束角度、聲束方向，包括對容器的所有焊縫。c)超聲檢測應(yīng)按照第V卷，第4章的要求提供書面檢測程序。檢測程序應(yīng)是在被認(rèn)可的試塊上經(jīng)過演示，被認(rèn)為是可以接受的。試塊應(yīng)是焊接試塊或（HIP）并應(yīng)含有至少三個缺陷，傾向于模仿平行于焊縫熔合線的缺陷：試塊一側(cè)的表面缺陷代表容器的外表面缺陷；試塊另一側(cè)的表面缺陷代表容器的內(nèi)表面；一個埋藏性缺陷；如果試塊可以翻轉(zhuǎn)，則一個表面缺陷可以代表容器的內(nèi)表面和外表面的缺陷，那么可以只要求兩個缺陷。對于每種被檢厚度，試塊中的缺陷尺寸不得大于表1、2或表3中的規(guī)定?？山邮艿牟僮魇菑淖畲笤试S缺陷或別的相關(guān)缺陷不超過參考水平。或者，對于不用記錄幅度時，可接受的操作是演示所有缺陷圖象都有可記錄的長度，包括最大允許缺陷，其指示長度大于或等于試塊中缺陷的實際長度。d)超聲檢測應(yīng)使用基于能夠自動記錄數(shù)據(jù)的計

算機(jī)，最初的直探頭母材檢測（第V卷第4

章T-472）對于干擾斜探頭檢測的反射體應(yīng)

按下列方法操作：1）手工方法；2）局部預(yù)

處理；3）自動超聲檢測時這些反射體都能

被顯示<第(c)條>。e)數(shù)據(jù)應(yīng)是未經(jīng)加工的原始記錄數(shù)據(jù)。完整的數(shù)據(jù)應(yīng)沒有閘門、濾波或閾值，上述第（a）條所述的范圍的缺陷也應(yīng)包含在數(shù)據(jù)記錄中。ASME2235-9規(guī)定：應(yīng)用TOFD這種非波幅法檢測技術(shù)，只有顯示長度大于以下a、b、c所示限值的圖像，才需對其位置和范圍進(jìn)行仔細(xì)測定。

a、材料公稱厚度t≤38mm時，顯示長度l＞3.8mm的圖像；

b、38＜材料公稱厚度t≤100mm時，顯示長度l＞5mm的圖像；

c、材料公稱厚度t＞100mm時，顯示長度l＞0.05t或19mm（取兩者中較小值）的圖像對那些大于限值的信號，許多情況下還需要通過進(jìn)一步掃查和仔細(xì)測定來確認(rèn)信號來自何處，是來自缺陷還是來自幾何結(jié)構(gòu)，只有當(dāng)判定為缺陷時，才按缺陷評定和驗收標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行合格與否的評定。6.2.2來自幾何結(jié)構(gòu)的信號ASME2235-9規(guī)定：由幾何結(jié)構(gòu)和材料金屬結(jié)構(gòu)的變化等原因引起的超聲波信號按以下分類：1、幾何結(jié)構(gòu)引起的顯示分兩類：（1）表面幾何結(jié)構(gòu)（例如焊縫余高和根部幾何形狀）引起的顯示；（2）材料冶金幾何結(jié)構(gòu)（例如堆焊層與金屬母材結(jié)合面）引起的顯示。幾何結(jié)構(gòu)引起的顯示無需進(jìn)行特征描述和定量，無需對照缺陷驗收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評定驗收，但應(yīng)記錄最大顯示波幅和位置。2、可按以下步驟來判定信號是否來自幾何結(jié)構(gòu)：（1）根據(jù)所采用的工藝對有幾何結(jié)構(gòu)的區(qū)域作出

解釋；（2）繪制幾何結(jié)構(gòu)的橫截面圖，根據(jù)位置坐標(biāo)核

查信號來源；（3）對照制造圖紙或焊接結(jié)構(gòu)圖樣判斷。（4）使用其他無損檢測方法或技術(shù)驗證。6.2.3缺陷定量1、缺陷尺寸的定義

ASME2235-9規(guī)定：缺陷的尺寸應(yīng)由完全包含缺陷區(qū)域的矩形來確定（見圖6.34至圖6.38），缺陷分表面缺陷和內(nèi)部缺陷兩類，表面缺陷又分表面開口缺陷和表面不開口的表層缺陷。各種缺陷的長度和自身高度的定義如下：（1）缺陷的長度（l）是在工件受壓內(nèi)表面的投影長度。

（2）缺陷的深度是指到工件內(nèi)部受壓表面的垂直長度，并且將表面開口缺陷的自身高度定義為“a”，內(nèi)部缺陷的自身高度定義為“2a”。（3）表層缺陷是指缺陷離表面的距離s小于缺陷半高度d的近表面缺陷，表層缺陷在板厚方向的高度定義為2d。圖6.34缺陷種類的區(qū)分和參數(shù)定義圖6.35多個缺陷（位于垂直于承壓面的平面內(nèi)）2、缺陷評定準(zhǔn)則（1）與表面相連的缺陷的評定

ASME2235-9強(qiáng)調(diào)表面缺陷的危險性，特別要求判斷缺陷是否與表面相關(guān)。對檢出缺陷要判明是內(nèi)部缺陷、表面開口缺陷，還是離表面很近的表層缺陷？若無法通過UT數(shù)據(jù)分析證明該缺陷與表面無關(guān)，就必須考慮是表層缺陷，或是表面開口缺陷；這時應(yīng)通過表面探傷（PT，MT或ET），排除表面缺陷的可能性，否則應(yīng)判不合格。（2）多個缺陷的評定

a.斷續(xù)性缺陷，若相鄰缺陷間距≤S，應(yīng)視為單個

平面狀缺陷（見圖6.35）。

b.斷續(xù)性平行面狀缺陷，若相鄰平面間距≤13mm，

應(yīng)視為單個平面狀缺陷（見6.36）。

c.壁厚方向不在一直線上的間斷性共面缺陷，若相

鄰缺陷間距≤S，應(yīng)視為單個平面狀缺陷（見圖6.37）。

d.在垂直于試件承壓面的兩個相隔間距13mm的平

行平面（即）內(nèi)，在壁厚方向共面的間斷性缺陷，

若缺陷的疊加深度超過圖6.38所示尺寸，應(yīng)判為不

合格。（3）內(nèi)部缺陷：缺陷長度l≯4t。圖6.36斷續(xù)性平行面狀缺陷圖6.37不在一直線上的共面缺陷例（位于垂直于承壓面的平面內(nèi)）圖6.38多個在一直線上的平面狀缺陷以圖6.38示例說明多個在一直線上的平面狀缺陷的評定方法：缺陷深度as和ae分別表示標(biāo)準(zhǔn)容許的表面缺陷和內(nèi)部缺陷尺寸。

【注（1）】該區(qū)示有2個表面缺陷，1個在工件外表面，深為a1；另一個在工件內(nèi)表面，深為a2：（a1+a2）≤（as+as’）/2（在A-A’和B-B’兩平面內(nèi)）。

【注（2）】該區(qū)示有2個內(nèi)部缺陷：（a1+a2）≤（ae+ae’）/2（在C-C’和D-D’兩平面內(nèi)）。

【注（3）】該區(qū)示有2個表面缺陷和1個內(nèi)部缺陷：①（a1+a3）≤（as+ae’）/2（在E-E’和F-F’兩平面內(nèi)）；②（a1+a2）≤（as+as’+ae）/3（在F-F’和G-G’兩平面內(nèi)）；③（a2+a3）≤（as’+ae）/2（在G-G’和H-H’兩平面內(nèi)）。

表1焊縫厚度從13mm到25mm的缺陷驗收規(guī)范

a/tl

表面缺陷≤0.087≤6.4mm

埋藏缺陷≤0.143≤6.4mm

注：（a）t=焊縫厚度,不包括所允許的余高。對于對接接頭，當(dāng)焊縫兩側(cè)厚度不同時，取較小值。如果全熔透的焊縫中含有角焊縫，則角焊縫的厚度也應(yīng)包括在t中。

(b)如果埋藏缺陷到表面的距離（圖1的S）小于或等于厚度方向尺寸（圖1(b)圖的2d）的一半，則應(yīng)作為表面缺陷。

表2焊縫厚度從25mm到300mm的缺陷驗收規(guī)范

25mm≤t≤64mm(見注1)100mm≤t≤300mm(見注1)

表觀比率表面缺陷埋藏缺陷表面缺陷埋藏缺陷

a/la/ta/ta/ta/t0.000.0310.0340.0190.0200.050.0330.0380.0200.0220.100.0360.0430.0220.0250.150.0410.0490.0250.0290.200.0470.0570.0280.0330.250.0550.0660.0330.0380.300.0640.0780.0380.0440.350.0740.0900.0440.0510.400.0830.1050.0500.0580.450.0850.1230.0510.0670.500.087