试论中美铸钢件超声检测标准差异及对策
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《中标》 虽罗列了三类探头，并大致明确这些 探头适用于铸钢件超声探伤检测的适用范围。可具 体到这些探头的适用范围时、就如何利用试块校
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建筑监督检测与造价
第2卷 第7期
图 4 斜射声束的基本校正试块
准，文字上表述是模糊的，概念上是不清晰的。 应该是接近于中标中片状特征缺陷概念，其具体的
AVG 曲线板的应用方法，是一套适用于模拟机的 定量规范了使用者对其概念的认识。
《美标》 在超声探伤波检测上是只定量不定性 的。标准全文只是要求探伤人员在“缺陷总数、位 置、波幅和面积”上以数据的形式做出数据上的判 断，可操作性强。仅在解释线性缺陷时例举了“裂 纹”和“条渣”这两个带有定性色彩的文字。
《美标》 把铸钢件中的缺陷划分为线性缺陷和 非线性缺陷两类，以面积和最大长度来评判铸钢件 质量，属于平面性思维。而 《中标》 则把铸钢件中 的缺陷划分为平面型缺陷和非平面型缺陷，以面积 和厚度方向的长度来评判铸钢件质量，属于空间性 思维。可见中国制定标准的时候依然是以定性为主 的思维去要求超声检测的。这种检测手段适用于铸 造水平较低的铸造业初期。下面，我们比较一下两 种思维形式，用于检测铸钢件中的相同缺陷，得出 的时间差异，证明标准差异之优劣。假设一个面积 =200 ×120mm2； 深 度 =15 ～20mm； 板 厚 =40 ～ 45mm 的缺陷，用 《美标》 双晶探头做单面探伤即
2009 No.7
弓明等：试论中美铸钢件超声检测标准差异及对策
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展方向，供大家了解。 现在，我国铸造水平提高很快，“本标准规定
了厚度等于或者大于 30mm 的碳钢和低合金钢铸件 的超声波探伤方法”对不少从事这个行业的工作人 员造成不小的误导，很容易使人误认为厚度小于 30mm 的铸钢件是不适合超声波探伤检测的。由于 双晶聚焦探头的普及使用，弥补了小于 25mm 范围 内超声波探伤检测不可逾越的鸿沟，时代在变，不 应用老方法去看待新事物。
高 （幅度或声压） 及缺陷大小 3 个参量理论推导出 距离，大于相邻两个缺陷中较大缺陷的最大尺寸的
来并绘于同一坐标系中而制成的曲线图，这种方法 缺陷”。这样的表达不至于以偏概全。
是理论推导出来的，它在实际使用中与理论有一定
《美标》 中引入了密集缺陷处理的概念。 《美
的差距，在使用过程中要注意具体问题具体分析。 标》 规定：“密集缺陷的焊补，只需达到特定区域
方法。通过比较分析两种国情体系下标准的差异， 使我们开拓视野，更好地理解标准，使标准真正成 为提高产品的第一道门槛。
2 产生于不同的历史时期的两国标 准，其关注重点和思维模式的差异
美国钢铁工业从 1816 年前后开始兴起，经过 五个阶段的发展，1991 年其钢铁工业已经进入后 工业时期，此时，美国的钢铁工业，已经是世界钢 铁技术革命中心与工艺改进的领导者了。而中国钢 铁工业起始于 1958 年“以钢为纲”的年代 ，经过 初期粗放式的发展，1987 年我国钢铁工业已经逐 步进入重型化工业阶段。研发能力普遍不足、技术 水平较低和产品较为低端，是当时中国钢铁工业的 特点。正因为处于这样的历史时期，两国其相应的 标准制定上会有一定差异。铸钢件检测标准同样是 之。
有效检验的铸件关键区。 《美标》 的超声波探伤检测方法有：方法 A—
平底孔校准法 （图 1、2）；方法 B—底波校正法 （图 3）；方法 C—斜探头横孔校正法 （图 4）。
图 1 超声标准参考试块
图 2 双晶探头校准用超声波标准参考试块
图 3 校正试块
《中标》 的超声探伤检测方法有：①纵波直探 头探伤灵敏度的调整：a. 用 AVG 曲线板调整，b. 用 对 比 试 块 调 整 ZGZ 系 列 对 比 试 块 φ3、 φ4、 φ6mm 孔；②纵波双晶探头,探伤灵敏度的调整 ZGS 对比试块 φ3mm 孔；③横波斜探头，探伤灵 敏的调整。
横波斜探头调整探伤灵敏度中提出了一种在被检铸 所用的质量等级。所有其他类型的缺陷，均应彻底
第2卷 第7期
建筑监督检测与造价
2009 年 7 月
Supervision Test and Cost of Construction
13
试论中美铸钢件超声检测标准差异及对策
弓 明 邓翰超 张 涛
（深圳市建设工程质量检测中心，深圳 51 8031）
摘要：本文对铸钢件质量检测,中、美标准的差异，提出了解决差异的方法，并对厚度小于 30mm 超声波的检测，
《美标》 在铸钢件超声波探伤检测中，对探头 的选择和使用范围作了详细和具体阐述。纵波直探 头适用于板厚大于 50mm、被检测缺陷深度范围深 于 25mm 的铸钢件探伤。
双晶探头适用于板厚小于 50mm、被检测缺陷 深度范围浅于 45mm 的铸钢件探伤。
斜探头作为补充要求被列入标准。仅当供需双 方一致同意时才使用，其目的是为了有效检出那些 由于设计或可能存在的缺陷取向，用纵波不能进行
GONG Ming DENG Han-chao ZHANG Tao
（Shenzhen construction testing center，Shenzhen 518031，China）
Abstract: This article gives some ways to solve the problem of cast steel quality testing and the difference of ther criterion between China and America, and gives additional comments for ultrasonic testing less than 30 millimeter. It makes this way to be the first threshold to increase production quality. Keywords: criterion； cast steel testing；difference；way to solve difference
1 引言
铸钢按其化学成分含量不同分为铸造碳钢、铸 造低合金钢和铸造特种钢 3 类(以下统称铸钢件)。 建筑用铸钢件由于其避免了多杆焊接时的较大残余 应力、节点设计自由度大、外观美观，已在我国越 来越多的工程中采用。无损检测是对铸钢件质量控 制的一个重要环节，其中超声波和磁粉检测是最为 常用的两种无损检测手段。1987 年出版的中华人 民共和国国家标准, 《铸钢件超声探伤及质量评定 方法》 （GB7233- 87） （以下简称 《中标》） 一直 被沿用至今，作为我国铸钢件超声检测的基本 （或 权威） 标准。而在运用该标准的过程中，我们却发 现该标准中存在着一些对概念表述模糊、容易发生 歧义的内容，从而影响了使用者对缺陷的正确判 断。 《碳钢、低合金钢和马氏体不锈钢铸件超声波 检 验 标 准》 ASTM- 609/609M∶1991 （以 下 简 称 《美标》），是美国的铸钢件超声检测标准，该标准 较为全面的讲述了对铸钢件超声探伤及质量评定的
3 两国标准超声适用范围、探伤方法 及评价方法ห้องสมุดไป่ตู้差异
《中标》 在制定的时候，把厚度小于 30mm 的 铸钢件超声检测排除在标准以外。而 《美标》 则没 有最小截面 （我们可以理解为厚度） 要求，还对于 截面等于或小于 25mm 的铸钢件的具体检测方法进 行了详细描述。
用直探头做超声探伤检测前，需对所用纵波直 探头的超声波近场长度 N 做计算，以确定其探伤 适用范围。以 1.25P20 纵波直探头为例：则该探头 超声波近场长度 N=21，该探头的适合探伤范围为 1.64N～3N，则 34～63mm 是该探头的适合探伤范 围，小于 30mm 深的范围完全就是个盲区。根据我 国当时的铸造水平及探伤手段分析，当时中国的铸 造业水平还停留在“傻大笨粗”阶段。对检测设备 来说，也是比较低端的。由于国内有能力生产双晶 探头的厂家少，探伤人员可选择的探头有局限性， 而且探伤人员很少接触到薄壁探伤，自然双晶探头 很少使用甚至没有用过。对于据可查到的无损检测 论文，仅有肖迪红和李学锋在 2001 年发表于 《无 损检测》 第八期中的 《双晶横波探头在整体多层包 扎容器中的应用》 论文，文中首次提到了双晶横波 探头在具体工程中的运用。检测技术落后与我国整 体技术水平密切相关。可见当时情况我国尚无能力 对厚度小于 30mm 的铸钢件进行超声无损检测的， 《中标》 中提及的双晶聚焦探头也只是作为一种发
可确定缺陷的面积和最大长度这些最关键的数据， 5min 能结束检测。用 《中标》 双晶探头做三面探 伤确定面积、分析深度，加上构件翻转所花的时 间，估计需要 30min 方能确定缺陷数据，以评定缺 陷的类型和是否超标。所以说 《中标》 的检测手段 和评定标准，在给缺陷性质定性上属于比较先进的 方法，可是效率低下。当前我国铸造业已进入中、 高期的发展阶段，定性不再是我们关心的重点。由 于标准化、信息化、模拟软件的成熟发展和使用、 铸造前通过计算机模拟，便能模拟出铸钢件铸造 时，缺陷可能产生的位置和性质等数据。通过这些 数据便能做到 95%甚至更高的达到改进铸造工艺 的功效。使得铸造缺陷不再是需要把铸钢件铸造成 型后再去发现、消除了。我们更需要的是标准化生 产后的高效率的产品质量控制，所以 《中标》 的检 测手段和评定标准似乎显得过于繁琐，简明不足。
《中标》 把超声波检测缺陷性质细分为：“裂 纹、冷隔、未融合、气孔、缩松、缩孔、夹砂和夹
收稿日期：2009- 06- 15 作者简介：弓明 （1977-） 本科，工程硕士，工程师。现主要从事混凝土结构、钢结构质量检测鉴定工作。
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建筑监督检测与造价
第2卷 第7期
渣等”。对于当时我国的铸造业水平尚停留在完善 铸造工艺和改进具体的铸造方法的阶段，是可以理 解的。因为超声探伤检测所能发现的缺陷属于哪种 性质，是质量控制人员最关心的。 《中标》 要求探 伤人员对缺陷的“类型、尺寸、位置”给出具体数 据。尺寸、位置尚能准确给出。说到类型，虽然 《中标》 只需要探伤人员将缺陷类型分为“平面型 缺陷”和“非平面型缺陷”即可，但能准确不差的 分辨，却非一日之功。定量又要定性，这对探伤人 员的基本素质要求实在太高，探伤人员不但要有过 硬的超声探伤理论知识，还要熟悉了解所检产品的 铸造工艺、熔炼浇注记录、热处理记录和缺陷修复 记录等这些影响铸钢件质量的重要工艺文件和过程 控制记录。即使如此，在实际超声波检测中探伤人 员也仅能对 80%的缺陷性质做出准确的判断，而 20%基本靠猜。虽然这并不影响我们的判断，但仍 然会因为对“平面型缺陷”的理解不足，而造成漏 判或者误判。常因为这样的差异，造成了目前国内 探伤结果疑点多，争议多的局面。我们时常能看到 这样的一种景象，探伤人员和铸造工程师围绕着一 个铸造缺陷磨嘴皮、以确定所发现的缺陷属于“平 面型”还是“非平面型”，以至缺陷是否需要返修。 其根源是 《中标》 规定同级别的“非平面型”超标 缺陷面积要比“平面型”超标缺陷面积大 50 倍， 其定性准确与否直接影响到被检产品的质量。由此 可见 《中标》 中需要定性的内容让铸钢件超声波探 伤检测的可操作性降低不少。
在实施中提出补充意见，使之检测标准成为提高产品质量的第一门槛。
关键词：标准；铸钢件检测；差异；差异解决方法
中图分类号：TU714
文献标识码：B 文章编号：1674-2133 （2009） 07- 13- 05
Discussion on countermeasure and difference of cast steel ultrasonic testing criterion between China and America
调试方法，并不适用于当前流行的数字机的使用。
《中标》 “单个缺陷”定义为“位于外层的间
AVG 法是使用 AVG 曲线图结合工件进行的灵敏的 距 小 于 25mm 的 两 个 或 者 多 个 缺 陷 ”； 《美 标》
设定。AVG 曲线图是将一组由缺陷距离、缺陷波 “单个缺陷”定义为“一个缺陷与相邻缺陷之间的
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建筑监督检测与造价
第2卷 第7期
图 4 斜射声束的基本校正试块
准，文字上表述是模糊的，概念上是不清晰的。 应该是接近于中标中片状特征缺陷概念，其具体的
AVG 曲线板的应用方法，是一套适用于模拟机的 定量规范了使用者对其概念的认识。
《美标》 在超声探伤波检测上是只定量不定性 的。标准全文只是要求探伤人员在“缺陷总数、位 置、波幅和面积”上以数据的形式做出数据上的判 断，可操作性强。仅在解释线性缺陷时例举了“裂 纹”和“条渣”这两个带有定性色彩的文字。
《美标》 把铸钢件中的缺陷划分为线性缺陷和 非线性缺陷两类，以面积和最大长度来评判铸钢件 质量，属于平面性思维。而 《中标》 则把铸钢件中 的缺陷划分为平面型缺陷和非平面型缺陷，以面积 和厚度方向的长度来评判铸钢件质量，属于空间性 思维。可见中国制定标准的时候依然是以定性为主 的思维去要求超声检测的。这种检测手段适用于铸 造水平较低的铸造业初期。下面，我们比较一下两 种思维形式，用于检测铸钢件中的相同缺陷，得出 的时间差异，证明标准差异之优劣。假设一个面积 =200 ×120mm2； 深 度 =15 ～20mm； 板 厚 =40 ～ 45mm 的缺陷，用 《美标》 双晶探头做单面探伤即
2009 No.7
弓明等：试论中美铸钢件超声检测标准差异及对策
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展方向，供大家了解。 现在，我国铸造水平提高很快，“本标准规定
了厚度等于或者大于 30mm 的碳钢和低合金钢铸件 的超声波探伤方法”对不少从事这个行业的工作人 员造成不小的误导，很容易使人误认为厚度小于 30mm 的铸钢件是不适合超声波探伤检测的。由于 双晶聚焦探头的普及使用，弥补了小于 25mm 范围 内超声波探伤检测不可逾越的鸿沟，时代在变，不 应用老方法去看待新事物。
高 （幅度或声压） 及缺陷大小 3 个参量理论推导出 距离，大于相邻两个缺陷中较大缺陷的最大尺寸的
来并绘于同一坐标系中而制成的曲线图，这种方法 缺陷”。这样的表达不至于以偏概全。
是理论推导出来的，它在实际使用中与理论有一定
《美标》 中引入了密集缺陷处理的概念。 《美
的差距，在使用过程中要注意具体问题具体分析。 标》 规定：“密集缺陷的焊补，只需达到特定区域
方法。通过比较分析两种国情体系下标准的差异， 使我们开拓视野，更好地理解标准，使标准真正成 为提高产品的第一道门槛。
2 产生于不同的历史时期的两国标 准，其关注重点和思维模式的差异
美国钢铁工业从 1816 年前后开始兴起，经过 五个阶段的发展，1991 年其钢铁工业已经进入后 工业时期，此时，美国的钢铁工业，已经是世界钢 铁技术革命中心与工艺改进的领导者了。而中国钢 铁工业起始于 1958 年“以钢为纲”的年代 ，经过 初期粗放式的发展，1987 年我国钢铁工业已经逐 步进入重型化工业阶段。研发能力普遍不足、技术 水平较低和产品较为低端，是当时中国钢铁工业的 特点。正因为处于这样的历史时期，两国其相应的 标准制定上会有一定差异。铸钢件检测标准同样是 之。
有效检验的铸件关键区。 《美标》 的超声波探伤检测方法有：方法 A—
平底孔校准法 （图 1、2）；方法 B—底波校正法 （图 3）；方法 C—斜探头横孔校正法 （图 4）。
图 1 超声标准参考试块
图 2 双晶探头校准用超声波标准参考试块
图 3 校正试块
《中标》 的超声探伤检测方法有：①纵波直探 头探伤灵敏度的调整：a. 用 AVG 曲线板调整，b. 用 对 比 试 块 调 整 ZGZ 系 列 对 比 试 块 φ3、 φ4、 φ6mm 孔；②纵波双晶探头,探伤灵敏度的调整 ZGS 对比试块 φ3mm 孔；③横波斜探头，探伤灵 敏的调整。
横波斜探头调整探伤灵敏度中提出了一种在被检铸 所用的质量等级。所有其他类型的缺陷，均应彻底
第2卷 第7期
建筑监督检测与造价
2009 年 7 月
Supervision Test and Cost of Construction
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试论中美铸钢件超声检测标准差异及对策
弓 明 邓翰超 张 涛
（深圳市建设工程质量检测中心，深圳 51 8031）
摘要：本文对铸钢件质量检测,中、美标准的差异，提出了解决差异的方法，并对厚度小于 30mm 超声波的检测，
《美标》 在铸钢件超声波探伤检测中，对探头 的选择和使用范围作了详细和具体阐述。纵波直探 头适用于板厚大于 50mm、被检测缺陷深度范围深 于 25mm 的铸钢件探伤。
双晶探头适用于板厚小于 50mm、被检测缺陷 深度范围浅于 45mm 的铸钢件探伤。
斜探头作为补充要求被列入标准。仅当供需双 方一致同意时才使用，其目的是为了有效检出那些 由于设计或可能存在的缺陷取向，用纵波不能进行
GONG Ming DENG Han-chao ZHANG Tao
（Shenzhen construction testing center，Shenzhen 518031，China）
Abstract: This article gives some ways to solve the problem of cast steel quality testing and the difference of ther criterion between China and America, and gives additional comments for ultrasonic testing less than 30 millimeter. It makes this way to be the first threshold to increase production quality. Keywords: criterion； cast steel testing；difference；way to solve difference
1 引言
铸钢按其化学成分含量不同分为铸造碳钢、铸 造低合金钢和铸造特种钢 3 类(以下统称铸钢件)。 建筑用铸钢件由于其避免了多杆焊接时的较大残余 应力、节点设计自由度大、外观美观，已在我国越 来越多的工程中采用。无损检测是对铸钢件质量控 制的一个重要环节，其中超声波和磁粉检测是最为 常用的两种无损检测手段。1987 年出版的中华人 民共和国国家标准, 《铸钢件超声探伤及质量评定 方法》 （GB7233- 87） （以下简称 《中标》） 一直 被沿用至今，作为我国铸钢件超声检测的基本 （或 权威） 标准。而在运用该标准的过程中，我们却发 现该标准中存在着一些对概念表述模糊、容易发生 歧义的内容，从而影响了使用者对缺陷的正确判 断。 《碳钢、低合金钢和马氏体不锈钢铸件超声波 检 验 标 准》 ASTM- 609/609M∶1991 （以 下 简 称 《美标》），是美国的铸钢件超声检测标准，该标准 较为全面的讲述了对铸钢件超声探伤及质量评定的
3 两国标准超声适用范围、探伤方法 及评价方法ห้องสมุดไป่ตู้差异
《中标》 在制定的时候，把厚度小于 30mm 的 铸钢件超声检测排除在标准以外。而 《美标》 则没 有最小截面 （我们可以理解为厚度） 要求，还对于 截面等于或小于 25mm 的铸钢件的具体检测方法进 行了详细描述。
用直探头做超声探伤检测前，需对所用纵波直 探头的超声波近场长度 N 做计算，以确定其探伤 适用范围。以 1.25P20 纵波直探头为例：则该探头 超声波近场长度 N=21，该探头的适合探伤范围为 1.64N～3N，则 34～63mm 是该探头的适合探伤范 围，小于 30mm 深的范围完全就是个盲区。根据我 国当时的铸造水平及探伤手段分析，当时中国的铸 造业水平还停留在“傻大笨粗”阶段。对检测设备 来说，也是比较低端的。由于国内有能力生产双晶 探头的厂家少，探伤人员可选择的探头有局限性， 而且探伤人员很少接触到薄壁探伤，自然双晶探头 很少使用甚至没有用过。对于据可查到的无损检测 论文，仅有肖迪红和李学锋在 2001 年发表于 《无 损检测》 第八期中的 《双晶横波探头在整体多层包 扎容器中的应用》 论文，文中首次提到了双晶横波 探头在具体工程中的运用。检测技术落后与我国整 体技术水平密切相关。可见当时情况我国尚无能力 对厚度小于 30mm 的铸钢件进行超声无损检测的， 《中标》 中提及的双晶聚焦探头也只是作为一种发
可确定缺陷的面积和最大长度这些最关键的数据， 5min 能结束检测。用 《中标》 双晶探头做三面探 伤确定面积、分析深度，加上构件翻转所花的时 间，估计需要 30min 方能确定缺陷数据，以评定缺 陷的类型和是否超标。所以说 《中标》 的检测手段 和评定标准，在给缺陷性质定性上属于比较先进的 方法，可是效率低下。当前我国铸造业已进入中、 高期的发展阶段，定性不再是我们关心的重点。由 于标准化、信息化、模拟软件的成熟发展和使用、 铸造前通过计算机模拟，便能模拟出铸钢件铸造 时，缺陷可能产生的位置和性质等数据。通过这些 数据便能做到 95%甚至更高的达到改进铸造工艺 的功效。使得铸造缺陷不再是需要把铸钢件铸造成 型后再去发现、消除了。我们更需要的是标准化生 产后的高效率的产品质量控制，所以 《中标》 的检 测手段和评定标准似乎显得过于繁琐，简明不足。
《中标》 把超声波检测缺陷性质细分为：“裂 纹、冷隔、未融合、气孔、缩松、缩孔、夹砂和夹
收稿日期：2009- 06- 15 作者简介：弓明 （1977-） 本科，工程硕士，工程师。现主要从事混凝土结构、钢结构质量检测鉴定工作。
14
建筑监督检测与造价
第2卷 第7期
渣等”。对于当时我国的铸造业水平尚停留在完善 铸造工艺和改进具体的铸造方法的阶段，是可以理 解的。因为超声探伤检测所能发现的缺陷属于哪种 性质，是质量控制人员最关心的。 《中标》 要求探 伤人员对缺陷的“类型、尺寸、位置”给出具体数 据。尺寸、位置尚能准确给出。说到类型，虽然 《中标》 只需要探伤人员将缺陷类型分为“平面型 缺陷”和“非平面型缺陷”即可，但能准确不差的 分辨，却非一日之功。定量又要定性，这对探伤人 员的基本素质要求实在太高，探伤人员不但要有过 硬的超声探伤理论知识，还要熟悉了解所检产品的 铸造工艺、熔炼浇注记录、热处理记录和缺陷修复 记录等这些影响铸钢件质量的重要工艺文件和过程 控制记录。即使如此，在实际超声波检测中探伤人 员也仅能对 80%的缺陷性质做出准确的判断，而 20%基本靠猜。虽然这并不影响我们的判断，但仍 然会因为对“平面型缺陷”的理解不足，而造成漏 判或者误判。常因为这样的差异，造成了目前国内 探伤结果疑点多，争议多的局面。我们时常能看到 这样的一种景象，探伤人员和铸造工程师围绕着一 个铸造缺陷磨嘴皮、以确定所发现的缺陷属于“平 面型”还是“非平面型”，以至缺陷是否需要返修。 其根源是 《中标》 规定同级别的“非平面型”超标 缺陷面积要比“平面型”超标缺陷面积大 50 倍， 其定性准确与否直接影响到被检产品的质量。由此 可见 《中标》 中需要定性的内容让铸钢件超声波探 伤检测的可操作性降低不少。
在实施中提出补充意见，使之检测标准成为提高产品质量的第一门槛。
关键词：标准；铸钢件检测；差异；差异解决方法
中图分类号：TU714
文献标识码：B 文章编号：1674-2133 （2009） 07- 13- 05
Discussion on countermeasure and difference of cast steel ultrasonic testing criterion between China and America
调试方法，并不适用于当前流行的数字机的使用。
《中标》 “单个缺陷”定义为“位于外层的间
AVG 法是使用 AVG 曲线图结合工件进行的灵敏的 距 小 于 25mm 的 两 个 或 者 多 个 缺 陷 ”； 《美 标》
设定。AVG 曲线图是将一组由缺陷距离、缺陷波 “单个缺陷”定义为“一个缺陷与相邻缺陷之间的