适用于GB/T 11345-2013技术1的横孔试块及灵敏度设定

孟倩倩，金宇飞，刘　洋，范兴钊

(1.山东瑞祥模具有限公司，济宁 272400；2.上海材料研究所，上海 200437)



适用于GB/T 11345-2013技术1的横孔试块及灵敏度设定

孟倩倩1，金宇飞2，刘洋1，范兴钊1

(1.山东瑞祥模具有限公司，济宁 272400；2.上海材料研究所，上海 200437)

设计了适用于焊缝超声检测国家标准GB/T 11345—2013《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》中技术1和GB/T 29712-2013 《焊缝无损检测超声检测验收等级》标准的横孔试块，并介绍了用此横孔试块来设定灵敏度和制作DAC曲线的方法。

横孔；试块；超声检测；灵敏度

国家标准GB/T 11345-2013 《焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定》、GB/T 29711-2013 《焊缝无损检测 超声检测 焊缝中的显示特征》、GB/T 29712-2013 《焊缝无损检测 超声检测 验收等级》于2013年9月18日颁布,2014年6月1日实施。该系列标准为推荐性标准，分别对应焊缝超声检测的技术方法和检测等级、显示特征判定以及焊缝质量验收三个方面[1]内容，代替GB/T 11345-1989标准。

新标准中的技术1，明确规定了采用φ3 mm横孔来设定参考灵敏度，但标准中并没有给出参考试块的图样。而GB/T 11345-1989中所规定的RB系列试块，仅适用于技术1的斜探头横波灵敏度的设定，不适用于直探头纵波灵敏度的设定，即RB系列试块并不能完全满足GB/T 11345-2013技术1的要求。

因此，用户需依据标准所给出的条件自行设计试块。为方便用户的使用，专门设计出了适用于新标准的φ3 mm横孔试块。

1　横孔试块的设计

1.1横孔试块的设计依据

该类试块的设计是依据GB/T 11345-2013标准中的技术1要求：以直径为3 mm的横孔作为参考反射体，制作距离幅度曲线(DAC)；以及标准附录E中时基线和灵敏度设定的规定而设计。即横孔长度需满足e>2λS/Deff(e为横孔长度，λ为波长，S为声程，Deff为晶片有效直径)；横孔长度应大于用-20 dB法测得的声束宽度。当板厚t大于20 mm而小于等于40 mm时，横孔埋深间距h=(d-10)/2；当板厚t>40 mm时，横孔埋深间距h≤(d-10)/2[2-4]。

1.2横孔长度的确定

1.2.1不同长度横孔反射量差异试验

分别加工了直径为3 mm和长度分别为40、45、50、55 mm的横孔，横孔端部带有120°尖角的盲孔。横孔埋藏深度从80～240 mm，每10 mm一档。

试验时，分别选用频率2.5 MHz与5 MHz、晶片尺寸为10～20 mm的探头，对上述不同长度和不同埋藏深度的横孔进行测试。表1为采用晶片尺寸为16 mm的探头对埋深120 mm的横孔的测试结果。

表1　晶片尺寸16 mm的探头对埋深120 mm的

试验结论：用同一探头测试埋藏深度相同的φ3 mm横孔，来自长度分别为40、45、50、55 mm的反射回波幅度均为满屏80%时，灵敏度相差不大于0.5 dB。

1.2.2用-20 dB法测定声束宽度试验

分别加工了带有半径为100、140、160、200 mm的阶梯半圆试块，选用不同频率(2.5,5 MHz)、不同晶片尺寸和不同角度的探头，在不同声程位置进行声束宽度的测试对比。表2为按照GB/T 11345-2013标准10.2的规定，采用-20 dB法的部分测试结果(采用频率为2.5 MHz与5 MHz，测试数据基本相同)。

表2　声束宽度测试表　mm

表2未列出较小折射角的测试结果是因为其试验数据表明，对于小的折射角度，声束宽度基本不变；并且只有当折射角接近60°或以上时，声束宽度才会随声程而变大。

试验结论：横孔长度40 mm，足以满足标准中规定的对横孔长度e>2λS/Deff的要求。

综合上述试验，依据GB/T 11345-2013标准附录E的规定，将横孔设计为长40 mm[5]，端部带有120°尖角的盲孔。

1.3横孔试块的设计内容

依据检测范围的不同，并且考虑到能同时满足横波检测和纵波检测的灵敏度设定的需要，共设计了五块试块，分别见图1和表3。其中试块代号SD为英文横孔的缩写。

图1　SD-1～SD-5试块尺寸示意

代号试块外形尺寸/mm反射体类型和尺寸反射体数量适用检测范围/mmSD-1160×60×15ϕ3mm横孔18≤t≤15SD-2200×60×20ϕ3mm横孔215100

2　用横孔试块设定参考灵敏度

2.1用SD-1试块设定参考灵敏度

2.1.1横波灵敏度的设定

将已校验好的斜探头置于图2中a、b、c位置，前后移动探头使斜射波、一次反射波、二次反射波分别在φ3 mm×40 mm横孔上得到最大反射回波，将各回波幅度分别调整至满屏的80%高度，分别记录各自的dB值，此即为DAC曲线的第一、二、三点。将以上三点连成一条曲线即为标准中规定的参考等级(参考灵敏度)。

2.1.2纵波灵敏度的设定

将已校验好的直探头置于图2中d位置，前后左右移动探头使直射声束在φ3 mm×40 mm横孔上得到最大反射回波。将回波幅度调整至满屏的80%高度，记录此时的dB值，此即为标准中规定的参考等级(参考灵敏度)。

图2　用SD-1试块设定灵敏度的示意

2.2用SD-2试块设定参考灵敏度

2.2.1横波灵敏度的设定

将已校验好的斜探头分别置于图3中a、b、c、d位置，前后移动探头使斜射波、一次反射声波分别在φ3 mm×40 mm横孔上得到最大反射回波。将回波幅度分别调整至满屏的80%高度，分别记录各自的dB值，此即为DAC曲线的第一、二、三、四点。将以上四点连成一条曲线即为标准中规定的参考等级(参考灵敏度)。

2.2.2纵波灵敏度的设定

将已校验好的直探头置于图3中e、f位置，前后左右移动探头使直射声束在φ3 mm×40 mm横孔上得到最大反射回波。将回波幅度调整至满屏的80%高度，记录此时的dB值，即为标准中规定的参考等级(参考灵敏度)。将回波幅度调整至满屏的80%高度，记录各自的dB值，此即为第一、二点。将以上二点连成一条曲线，即为标准中规定的参考等级(参考灵敏度)。

图3　用SD-2试块设定灵敏度的示意

2.3用SD-3试块设定参考灵敏度

2.3.1横波灵敏度的设定

将已校验好的斜探头分别置于图4中a、b、c位置，前后移动探头使斜射波在φ3 mm×40 mm横孔上得到相应的最大反射回波，将回波幅度调整至满屏的80%高度，分别记录各自的dB值，此即为DAC曲线的第一、第二、第三点。将斜探头分别置于图4中d、e、f位置，前后移动探头分别使一次反射声波在φ3 mm×40 mm横孔上得到最大反射回波，将回波幅度调整至满屏的80%高度，记录各自的dB值，此即为DAC曲线的第四、五、六点。将以上六点连成一条曲线，即为标准中规定的参考等级(参考灵敏度)。

2.3.2纵波灵敏度的设定

将已校验好的直探头分别置于图4中g、h、i位置，前后左右移动探头使直射声束在φ3 mm×40 mm横孔上分别得到最大反射回波。将回波幅度调整至满屏的80%高度，记录各自的dB值，此即为第一、二、三点。将以上三点连成一条曲线，即为标准中规定的参考等级(参考灵敏度)。

图4　用SD-3试块设定灵敏度的示意

2.4用SD-4和SD-5试块设定参考灵敏度

SD-4和SD-5试块的灵敏度设定方法同SD-3试块。

3　DAC曲线的制作

GB/T 29712-2013标准规定，焊缝超声检测时，应评定所有等于或超过评定等级的不连续显示信号，因此检测灵敏度的设定值至少应为评定等级。评定等级与验收等级有关，即与焊缝的质量等级有关。

对于验收等级为2级的焊缝检测，其评定等级为φ3 mm×40 mm-14 dB。对于验收等级为3级的焊缝检测，其评定等级为φ3 mm×40 mm-10 dB。评定等级与板厚无关。因此按该标准评定焊缝中的显示，对于验收等级2级的焊缝，其检测灵敏度至少应为φ3 mm×40 mm-14 dB，对于验收等级3级的焊缝其检测灵敏度至少应为φ3 mm×40 mm-10 dB[2-4]。

因此，DAC曲线应至少包括参考等级与评定等级。

在检测时，为方便及时评定，还应增加不同显示长度所对应的验收等级与记录等级。

纵波与横波检测依据检测范围与验收等级的不同，均应采用相同的方式设定DAC曲线，DAC曲线制作方法见图5(图中l为缺欠显示长度)。

图5　以φ3 mm横孔为基准的DAC曲线制作示意

其中,图5(a)中l>t时评定等级线与记录等级线重合;图5(b)中l≤t时,参考等级与验收等级3级重合,l>t时,评定等级与记录等级线重合;图5(c)中l≤0.5t时,参考等级与验收等级2级线重合,l>t时,评定等级线与记录等级线重合;图5(d)中l≤0.5t时,参考等级与记录等级线重合,l>t时,评定等级线与记录等级线重合。

4　结语

GB/T 11345-2013与GB/T 11345-1989相比，在技术要求方面存在有较大的差异，尤其是在试块及灵敏度设定方面差异最大。作为无损检测人员应充分理解标准，合理设计或选择试块，正确调整参考灵敏度，严格按照检测工艺规程实施，才能够确保检测结果的准确性。设计的横孔试块系列，不仅符合标准规定，更利于现场检测的实际需求，为使用者正确理解和使用标准提供了很好的参考。

[1]丁兵. GB/T 11345-2013系列标准解析[J].无损检测，2015，37(4)：1-10.

[2]GB/T 11345-2013焊缝无损检测 超声检测 技术、检验等级和评定[S].

[3]GB/T 29712-2013焊缝无损检测 超声检测 验收等级[S].

[4]金宇飞. GB/T 11345新旧版的主要差异与探讨[J].无损检测，2015，37(5)：63-67.

[5]丁兵. GB/T 27912-2013标准解析[J].无损检测，2015，37(5)：68-74.

The Blocks with Side-Drilled Holes and Their Sensitivity Setting According to Technique 1 of GB/T 11345-2013

MENG Qian-qian1，JIN Yu-fei2，LIU Yang1，FAN Xing-zhao1

(1.Shandong Ruixiang mould Co., Ltd., Jining 272400, China；2.Shanghai Research Institute of Materials, Shanghai 200437, China)

Blocks with side-drilled holes were designed according to technique 1 of the ultrasonic testing of welds in national standard GB/T 11345-2013, “NDT of welds-Ultrasonic testing-Techniques, testing levels, and assessment”, and GB/T 29712-2013, “NDT of welds-Ultrasonic testing-Acceptance levels”. The way how to use the side-drilled hole blocks to set sensitivity and make DAC was introduced.

Side-drilled holes；Block；Ultrasonic testing；Standard sensitivity

2015-07-20

孟倩倩(1987-),男,助理工程师,主要从事焊缝无损检测及试块生产工艺方法研究工作。

10.11973/wsjc201510009

TG115.28

A

1000-6656(2015)10-0035-04