ASME和JB/T 4730标准在焊缝超声波检测中灵敏度对比

孙盛业 耿富强 高 超

（山东核电设备制造有限公司)

ASME和JB/T 4730标准在焊缝超声波检测中灵敏度对比

孙盛业*耿富强 高 超

（山东核电设备制造有限公司)

就焊缝超声波检测的灵敏度问题对ASME和JB/T 4730标准进行了对比。对比主要侧重于理论计算方面。通过对比可以知道，哪种情况下、哪个标准在焊缝超声波检测方面更严格些，从而有助于超声波检测人员对检测灵敏度的掌握。

焊缝 超声波检测 灵敏度对比 波幅 ASME JB/T 4730

0 前言

在焊缝超声波检测中，检测灵敏度是用来衡量超声波检测严格程度的指标。灵敏度是由超声波试块中的参考反射体来标定的。目前超声波检测采用的参考反射体主要有长横孔、短横孔、平底孔、球孔、大平底等。超声波的理论研究人员总结出了这些参考反射体的当量转换公式。但这些公式只适用于同一孔型的转换，对于不同孔型的转换可用的公式还很少。本文利用超声波理论中各种孔型的反射回波声压公式来计算不同孔型的当量的差值，从而对比JB/T 4730和ASME两标准的灵敏度。由于超声波理论中的反射回波声压公式都是在3倍近场区外应用的，所以本文中的所有计算暂不考虑超声波近场的影响。

在ASME标准检测中，非管焊缝的超声波检测是以长横孔为参考反射体来制作DAC曲线 （距离-波幅曲线）的，并以此为基准波高。对于超过20%DAC曲线 （即DAC-14dB）的反射信号，检测人员应该予以重视，如果是危害性缺陷，则应判废。对于超过100%DAC曲线 （即DAC-14dB）的反射信号，如果是非危害性缺陷，则应该测其长度，然后按照ASME各卷相应的验收条件进行验收。而在JB/T 4730中，则是根据标准选择不同的反射体制作DAC曲线 （距离-波幅曲线）的，然后将DAC曲线转化为评定线、定量线、判废线，最后根据反射信号位于不同的线的区间进行相应的判定。这两种标准的验收看似有很大的区别，其实也有相应的联系。

在ASME标准中，当缺陷波高≥20%DAC（即DAC-14dB）时应予以评定。此水平与JB/T 4730中的评定线灵敏度概念相当。在ASME标准中，当缺陷波高≥100%DAC时，应测其指示长度。此水平与JB/T 4730中的定位线灵敏度相当。由于ASME已对非危害性缺陷不按波幅判废，所以没有与JB/T 4730中的判废线灵敏度相当的验收。

以上是两种标准灵敏度验收的联系，有了这些联系，就可针对两标准中不同的反射体进行灵敏度比较了。

1 长横孔灵敏度的对比

1.1 长横孔介绍

长横孔具有轴对称特点，反射波幅比较稳定，有线性缺陷特征，适用于各种K值。

在JB/T 4730标准中，当焊缝母材厚度T为6 mm＜T≤120 mm时，应采用CSK-ⅡA试块制作距离-波幅曲线，如表1所示。

表1 JB/T 4730 CSK-ⅡA试块距离-波幅曲线灵敏度

在JB/T 4730标准中，当焊缝母材厚度T为120 mm＜T≤300 mm时，应采用CSK-ⅣA试块制作距离-波幅曲线，如表2所示。

在ASME标准中，参考反射体在ASME标准第Ⅴ卷T434.2中有详细的描述，现将相应的表述转化为表格形式，如表3所示。由于ASME标准中参考反射体一直是采用表3所示的长横孔反射体，所以下文不再重复提及。

1.2 两种标准计算对比

由于以上两种标准采用的是同一孔型来制作DAC曲线，所以比较起来较简单。长横孔公式为：

表2 JB/T 4730 CSK-ⅣA试块距离-波幅曲线灵敏度

表3 ASME标准参考反射体——长横孔

表4 JB/T 4730与ASME标准灵敏度对比

式中 Δ长——长横孔的回波分贝差；

Φ1——第1个孔的直径；Φ2——第2个孔的直径。

现利用长横孔公式将上述孔径均转化为Ø2 mm×40 mm长横孔的当量进行比较，如表4所示。

由表4的对照可以看出：ASME标准的评定线均比JB/T 4730的评定线要松很多，最多的时候低了6 dB。ASME标准的定量线同样均比JB/T 4730的定量线要松很多，有时达到了JB/T 4730判废线的波幅标准，即ASME标准规定的缺陷波幅当达到或相当于JB/T 4730判废线的波幅时才需要测长并且按照标准评定验收。经上述分析可以得出，当采用JB/T 4730标准中的长横孔来作为灵敏度验收焊缝时，肯定比ASME规范要严格，即满足了JB/T 4730标准中长横孔的灵敏度要求，就一定满足ASME标准的灵敏度要求。

2 JB/T 4730短横孔与ASME标准的长横孔对比

2.1 短横孔介绍

短横孔在近场区表现为线状反射体特征，在远场区表现为点状反射体特征，适用于各种K值。

在JB/T 4730标准中，CSK-ⅢA试块是以Ø1 mm×6 mm短横孔作为参考反射体来制作DAC曲线的，具体灵敏度信息见表5。

表5 JB/T 4730标准CSK-ⅢA试块距离-波幅曲线灵敏度

2.2 两种标准计算对比

由于ASME标准采用的是长横孔，而JB/T 4730中CSK-ⅢA试块采用的是Ø1 mm×6 mm短横孔，这是两种不同类型的孔，所以转换起来不像同类型的孔转换那么简单，必须应用长横孔回波声压Pf长公式和短横孔的回波声压Pf短公式进行计算，得出长横孔和短横孔当量转换公式。

式中 Δ12——长横孔和短横孔二者回波分贝差。

由式 （4）可以看出，当长横孔和短横孔进行转换计算时，影响因素不仅仅是孔径的大小，还与波长λ和孔至波源的距离 （孔深度）x有关，计算起来比较麻烦。本文选择2.5 MHz（λ=1.3）的探头进行计算，并且在不同深度对两种标准两种孔型进行比较，得出的数据如表6所示。

表6 ASME标准长横孔与JB/T 4730标准的CSK-ⅢA试块灵敏度对比

由表6可以看出，这两种标准灵敏度受到深度x的影响很大，ASME标准的评定线随深度x的增大，灵敏度降低。在探头为2.5 MHz的前提下，得出以下结论：

（1）在板厚T为50 mm以下时，ASME评定线的灵敏度比JB/T 4730评定线的灵敏度高；在50 mm＜T≤100 mm的范围内，当深度在70 mm以下时，ASME评定线的灵敏度比JB/T 4730的高；当深度在70 mm以上时，ASME评定线的灵敏度比JB/T 4730的低。

（2）ASME的定量线在深度较小时，灵敏度和JB/T 4730的定量线相差无几 (在深度10 mm时)。但当深度增大时，其灵敏度会比JB/T 4730低。

3 JB/T 4730平底孔与ASME标准的长横孔对比

3.1 平底孔介绍

平底孔是用于校验直探头灵敏度的。当采用JB/T 4730标准检验管座角焊缝或T型焊缝时，要采用平底孔试块进行校验，制作DAC曲线。具体的灵敏度数据如表7所示。

表7 JB/T 4730标准管座角焊缝 （T型焊缝）直探头距离-波幅曲线灵敏度

3.2 两种标准计算对比

为了对这两种不同类型的孔的灵敏度进行比较，必须进行公式转换。为使JB/T 4730与ASME标准直接比较，现利用平底孔公式

式中 Φ平——平底孔直径；

Δ12——长横孔和平底孔二者回波分贝差。由式 （6）可以看出，两者的转换也比较复杂。采用2.5 MHz（λ=2.36）的探头进行计算，并且在不同深度对两种标准两种孔型进行比较，得出的数据如表8所示。

由表8可以看出，这两种标准灵敏度受孔的深度x的影响很大。

表8 ASME标准长横孔与JB/T4730标准平底孔灵敏度对比

（1）在评定线的比较中，ASME评定线的灵敏度在该厚度范围内明显比JB/T 4730的灵敏度要高。但在大厚度下 （如50 mm＜T≤100 mm、深度80 mm以上时﹚，其灵敏度比JB/T 4730的要低。

（2）在定量线的比较中，厚度小于25 mm时，ASME的灵敏度比JB/T 4730的要高。而厚度大于25 mm时，当缺陷深度在距离上表面10 mm以上时，ASME标准的灵敏度明显比JB/T 4730的要低。

4 结语

通过以上的比较可以看出，当检测对接焊缝时，JB/T 4730的灵敏度比ASME的灵敏度高。但由于短横孔受深度的影响，也有个别情况例外。在管座角焊缝或T型焊缝上，在评定线上ASME的灵敏度高于JB/T 4730，但在定量线上ASME的灵敏度低于JB/T 4730，且也受到深度的影响。所以工程上在检测时，要在不同的工件、不同的厚度和选择不同的探头基础上，才能判定这两种标准检测灵敏度的差异。

[1]郑晖，林树青.超声检测 [M].第2版.北京:中国劳动社会保障出版社,2008.

[2]JB/T 4730.承压设备无损检测 [S].

[3]ASME标准第Ⅴ卷[S].2004.

Sensitivity Comparison of ASME and JB/T 4730 in Ultrasonic Testing of Welding Line

Shun Shengye Geng Fuqiang Gao Chao

Focusing on theory calculation,compared the sensitivities of ASME and JB/T 4730 in ultrasonic detection of welding lines.By contrast,it could be known that which standard was stricter in a certain case,and the contrast was conducive to the sensitivity mastery for ultrasonic testing personnel.

Welding line;Ultrasonic testing;Sensitivity comparison;Wave amplitude;ASME;JB/T 4730

TG 441

*孙盛业，男，1984年生，助理工程师。海阳市，265118。

2012-07-20）