钢焊缝超声波探伤中国和德国标准对比分析

齐跃

1 引言

在对外水泥工程EPC项目中，外方业主对水泥设备提出质量要求时，往往对设备制造和检验标准特别重视，特别是对超声波探伤检验（UT），如对大型铸件内部缩孔、夹渣等缺陷的UT检验，对重要焊接件焊缝内部裂纹、未焊透等缺陷UT检验，经常提出一些国际标准及验收等级要求执行。虽然我国早在上世纪70年代加入ISO组织，制定技术法规和标准主要以国际标准作为基础，但确有一些标准未与国际标准接轨，甚至存在很大差别。如钢焊接焊缝的超声波探伤标准，我国标准是GB/T11345—1989（验收等级Ⅰ～Ⅳ级），国际标准常用德国（欧洲）标准（DIN EN标准应该是德国标准采用欧标）DIN EN1712：2002（仅适用于验收等级2级、3级）。

我国标准GB/T11345《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》涵盖了德标（欧标）DIN EN1712《焊缝无损检测焊接接头超声波检测验收等级》、DIN EN1713《焊缝无损检测超声波检测焊缝中的缺陷的特征》和DIN EN1714《焊缝无损检测焊接接头的超声波检测》的全部内容。但国标分级方法和验收等级与德标（欧标）不同，我国一些装备制造企业多年习惯采用GB/T11345-1989标准及其验收等级，对德国（欧洲）标准并不熟悉，在执行标准和质量验收过程中经常与业主出现分歧。因此，为适应EPC项目水泥装备出口检验需要，就有必要了解德标（欧标）标准及其质量分级，并通过与我国现行标准的对比，合理地执行德标（欧标）。

本文旨在通过对钢焊缝超声波探伤的中国和德国标准对比分析，使读者更加清楚其中的不同点，便于对设备超声波探伤检验过程中正确执行标准，保证设备出口质量既满足外方业主提出的质量检验要求，又不低于我国现行标准（国标是最低要求），避免由于标准不同可能产生的贸易分歧，最终达到用户（业主）满意的目的。

2 探伤标准的对比

无论是我国标准还是德国标准，钢焊缝探伤都是采用A型脉冲反射式超声波探伤仪，反射式方法包括缺陷回波法和底波高度法。下面对国标GB/T11345-1989、德国标准DIN EN1712，从适用母材厚度、探头参数的规定、检验等级、缺陷评级、灵敏度校准方法及缺陷指示长度的测量方法等方面进行对比，对比结果见表1。

3 对比分析

国标GB11345、DIN EN1712 都是按DAC曲线校准灵敏度曲线质量分级。国标是以DAC曲线为基准设定不同波幅高度的灵敏度曲线，通过判费线、定量线和评定线三条波幅曲线质量分级；DIN EN1712是以DAC曲线设定为参考等级，再根据被测工件缺陷指示长度和厚度分级，两者分级规定的波幅高度不同。

3.1 适用母材厚度t

国标范围较宽，为8～300mm。德标范围窄，仅8～100mm。

3.2 探头参数的规定

各标准规定基本相同，见表1。

3.3 检验等级

（1）国标GB11345按检验完善程度（覆盖范围）检验等级分ABC三级。各级要求主要是：

A级—采用一种角度的探头，单面单侧探，板厚度＜50mm；

B级—原则采用一种角度的探头，单面双侧探，板厚度＞100mm时双面双侧探；

C级—用至少两种角度探头，单面双侧探。同时要做两个扫差方向和两种探头角度的横向缺陷检验。

（2）德标DIN EN1712按检验的完善程度（覆盖范围）检验等级（与DIN EN1714相关）分ABCD四级（D级为特殊应用，此处从略），对板、管对接接头的各级要求见图1和表2。

对比可知：DIN EN1712检验等级以表格形式列出，针对不同的母材厚度、探头角度（数）、检测位置、扫差方向等有详细规定，更清晰和具操作性。

表1 焊缝UT检验的国标与德标对比

图1 DIN EN1712标准的板、管对接接头

3.4 灵敏度校准方法基本相同

灵敏度是指在规定的声程范围内发现规定大小缺陷的能力。灵敏度太高或太低都不好，太高杂波多，判伤困难，太低会引起漏检。GB11345灵敏度校准方法1和DIN EN1712方法1（见表1）都是用相同直径ϕ3mm横孔作为标准试块反射体（人工反射体）制作DAC曲线法。如前述GB11345灵敏度是由3条距离波幅曲线判废线、定量线和评定线组成，分为Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区设定验收等级（图1）。DIN1712是将DAC曲线设定为参考等级，再根据所测缺陷指示长度和母材厚度确定评定等级、记录等级（验收等级2，3）。GB11345和DIN EN1712灵敏度校准方法2都是距离增益尺寸法（DGS），应用较少，分析从略。DIN EN1712灵敏度校准方法3和方法1一样制作DAC曲线，只是用的标准试块反射体不是ϕ3mm横孔，而是1mm深的矩形刻槽模拟缺陷。

由于GB11345和DIN1 EN712（方法1）都是用ϕ3mm横孔制作DAC曲线确定灵敏度，分析比较缺陷回波高度时具有一定的可比性。对于直波探头检测，GB11345单独规定了检验等级评定，即按平底孔直径大小和检验等级ABC分级评定，见表4。而DIN1 EN712没有单独规定采用直波探头的评定等级。

表2 DIN EN1712标准的板、管对接接头

表3 GB11345距离—波幅曲线的灵敏度

表4 GB11345缺陷等级分类

3.5 质量评级不同

如前述，GB11345质量评级是按预设的判费线、定量线和评定线三条波幅曲线，分出Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区后（图2和表3），按检验等级（ABC）和母材厚度不同，根据所测最大缺陷回波高度位于不同的区域来确定质量等级，具体是：

（1）对于回波高度在Ⅱ区的缺陷，根据缺陷指示长度予以评级（类似DIN EN1712），按检验等级ABC和不同板厚分为Ⅰ～Ⅳ级，见表4。

（2）最大缺陷回波不超过评定线的缺陷，均评为Ⅰ级。

（3）超过评定线的缺陷，若存在裂纹，无论其波幅多高和尺寸如何，均评为Ⅳ级。若缺陷回波高度位于Ⅰ区（超过评定线）的非裂纹缺陷，也评为Ⅰ级。

（4）缺陷回波高度落在Ⅲ区的缺陷，无论其指示长度如何，均评为Ⅳ级。

DIN EN1712质量评级是：按DAC曲线设定为参考等级，再根据参考等级减去规定波幅确定评定等级和记录等级（验收等级2和3），表6为质量评级的划分，图3为各等级的距离—波幅曲线示意图（不考虑母材厚度和缺陷指示长度因素时）。

实际上，考虑缺陷指示长度l和母材厚度t，验收等级按表7分级（图4、图5）。

3.6 缺陷指示长度的测量方法

检测焊缝缺陷大小，除了定量缺陷回波高度当量值外，还用测长法确定缺陷指示长度（当缺陷尺寸大于声速截面时）。测长法主要包括相对灵敏度测长法（降低6dB法）、端点峰值测长法和绝对灵敏度测长法。见图6、图7和图8。

GB11345和DIN EN1712都采用前两种测长法。

4 结论

（1）国标GB11345更重视裂纹缺陷（最常见的平面缺陷）。只要探伤发现裂纹，无论其波幅高度和缺陷长度尺寸如何，均判为Ⅳ级。而DIN EN1712不同，例如：测量缺陷波幅高度 在 DAC-6dB 以 下 ，t=20mm,，l=25mm，符合 l＞t和 15mm≤t＜100mm条件，按DIN EN1712可判为验收等级2，明显比国标要求松。因此，执行德国标准时，不能忽略对裂纹缺陷的规定。

表5 GB11345直探头检验等级评定

表6 DIN EN1712质量评级的划分

表7 DIN EN1712验收等级（考虑缺陷指示长度和母材厚度）

（2）虽然国标GB11345检验等级也分ABC，但DIN EN1712以表格形式描述检验等级ABC的要求更具操作性，实际检验时应多参考DIN EN1712相关表格。

（3）从某种意义上说，国标GB11345质量分级对控制缺陷要求更细致、更严格，如DIN EN1712对评定等级DAC-10dB以下的缺陷回波不必定性，而国标GB11345在DAC-10dB（按检验等级AB）以下至DAC-16dB之间（Ⅰ区）仍要定性，无裂纹评为Ⅰ级，若有裂纹则评为Ⅳ级。

（4）由于质量分级不同，即国标GB11345分Ⅰ～Ⅳ级，DIN EN1712分2级、3级，没有对应关系。但执行DIN EN1712验收等级时，应参考GB11345等级，不能比国标等级过低。如以回转窑筒体对接焊缝为例，我国标准已经规定探伤质量应达到ⅡB（最低要求），如果执行DIN EN17123级标准，对于有一部分缺陷应予以重视。假设测量窑筒体板厚t=60mm的对接焊缝，缺陷回波为DAC-7dB，缺陷指示长度l=55mm，此时按GB11345缺陷回波高度落在Ⅱ区，按表4缺陷长度l超过了ⅡB允许范围12～50mm，不合格。按DIN EN1712，缺陷长度 0.5t＜l≤t且满足15mm≤t≤100mm，符合验收等级3，为合格。

[1]GB/T11345-1989.钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级[S].

[2]DIN EN 1712-2002.焊缝接头超声检测验收等级[S].

[3]ASTM E,164-2003.焊接件超声波接触法检测技术规程[S].

[4]上海斯耐特无损检测技术培训中心.超声检测技术[G].2007.■