EN 12680-2-2003 中文版 锻造超声波检验.第2部分高应力零部件用钢铸件
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EN 12680-2-2003(E)-CN
铸件---超声检测---第二部分:受高压铸钢件
前言:
本欧洲标准由德国工业标准秘书处的CEN/TC 190“铸件”技术委员会制定,本欧洲标准可以作为国家标准,最迟于2003年6月以等效版本或签署文件发行,与之冲突的相关国家标准最迟在2003年6月作废。
根据工作程序,CEN/TC 190技术委员会组织CEN/TC 190/WG4.10“内部缺陷”具体编制了如下标准:
EN 12680-2铸件---超声检测---第二部分:受高压铸钢件
本标准为欧洲铸件检测标准之一,其余见下:
EN 12680-1铸件---超声检测---第一部分:通用铸钢件
EN 12680-1铸件---超声检测---第三部分:球墨铸铁件
附件A和B
根据CEN/CENELEC内部规定如下国家的国家标准组织应采用此欧洲标准:澳大利亚,比利时,捷克共和国,丹麦,芬兰,法国,德国,希腊,冰岛,爱尔兰,意大利,卢森堡,新西兰,挪威,葡萄牙,西班牙,瑞典,瑞士和英国。
1.总则
本欧洲标准规定了受高压的(铁素体)铸钢件超声检测的目的和要求以及用脉冲回波技术测定内部不连续的方法。
其适用于晶粒细化后的壁厚小于等于600mm的铸钢件超声检测,当壁厚超过此时,对于检测工艺和记录级别应特殊协商。
本欧洲标准不适用奥氏体刚和焊接件。
2 参考文件
本部分在其中适当的位置引用了下列的有发布日期和无发布日期的标准,对于无发布日期的标准采用的为最新版本,对于有发布日期的标准根据随后对标准的修订和更新来相应修改本标准。
EN 583—1超声检测—第一部分:通用原理
EN 583—2超声检测-第二部分:灵敏度和范围调整
EN 583—5超声检测—第五部分:不连续的测长和特征
EN 12223 超声检测—1号校准试块规范
EN 12668-1 无损检测—超声设备的特征和验证—第一部分:仪器
EN 12668-2 无损检测—超声设备的特征和验证—第二部分:探头
EN 12668-3 无损检测—超声设备的特征和验证—第三部分组合设备
EN 27963 钢焊缝—焊缝超声检测用2号校准试块
3.术语和定义
本欧洲标准规定如下术语和定义
注:本标准中的其它术语和定义见EN 583—1,EN 583—2,EN 583—5和EN1330—4
3.1参考不连续回波尺寸
在超声检测评价时期需要记录的最小显示,通常用平底孔当量直径来表示
3.2点状不连续
尺寸小于或等于声束宽度的不连续
3.3复杂不连续
尺寸大于声束宽度的不连续注: 本标准中的尺寸指长度,宽度和沿壁厚方向的尺寸
3.4 平面不连续
在两个方向可以测量的不连续
3.5体积不连续
有三个方向可以测量的不连续
3.6特殊边缘区域
有特殊要求的外部边缘区域(如:机加工面,高应力区,和密封面)
3.7工艺焊接
在最终供货前加工时期的焊接
3.7.1焊接
用于将部件装配为一个整体的工艺焊接
3.7.2焊接加工
为保证铸件的质量等级而实施的工艺焊接
4.要求
4.1订货信息
在订货和询价时应包括如下的信息
-超声检测的铸件的区域和百分比(检测体积和范围)
-铸件不同区域或面积处采用的严重等级(验收标准)
-书面检查工艺的要求
-是否需要对检测工艺增加要求,同样见5.5.1
4.2检测范围
应采用最合适的检测技术对铸件协商的所有区域进行检测(从铸件的形状考虑尽量满足),对于壁厚超过600mm的铸件,应对检测工艺和记录和验收级别协商一致。
4.3不连续允许的最大尺寸
4.3.1总则
购货方应该根据规定的铸件检测范围内每个区域要求的平面和体积不连续的严重等级来确定验收等级。
壁厚按照图2根据铸件待装配时(精加工)的尺寸进行分类。
4.3.2无可测量尺寸的指示
在特殊边缘区域和需焊接的部位,无可测量尺寸的指示的极限用可允许的指示的最大数量来衡量,该极限见于表1不能超过表中所示的值。
4.3.3有可测量尺寸的指示
4.3.3.1平面型指示
平面型不连续不能超过表1中的极限,对于长度可测量而沿壁厚尺寸无法测量的指示的面积的计算按照图2给出的公式进行计算。
小平面不连续的测长见图2,且随着声程和声束直径的增加,测长变得困难。
作为指导对边缘区域30mm厚度内进行测长,需要采用双晶聚焦探头。
4.3.3.2体积不连续
体积不连续边缘区域不能超过图3给出的尺寸,心部区域不能超过图4给出的尺寸。
严重等级1级不允许有可测量尺寸的指示。
长度可测而宽度不可测的指示的面积计算按照图3图3给出的公式进行计算。
4.4人员资格
推荐符合EN 473要求的有资质和水平的人员进行超声检测
4.5壁厚的划分
壁厚按照图2根据铸件待装配时(精加工)的尺寸进行分类
4.6严重等级
如果购方在同一铸件的不同区域规定了不同的严重等级,所有区域应在购方图纸清楚的注明并应包括:
---所有关于本区域位置的必须尺寸
---所有焊接区域范围及特殊区域的厚度
严重等级1只适用于需要焊接区域和特殊边缘区域,除非在确认订货时,对焊接加工应使木材满足要求。
5.检测
5.1原理
超声检测的原理见EN 583-1 EN 583-2 EN 583-5。
5.2材料
材料的超声可探性通过将参考反射体波高(通常为一次底波)和噪声信号相比来评定,评定应在整个厚度范围内且能代表工件表面状态的区域进行,评定区域应有较平的平面。
参考回波应至少比噪声信号高6dB。
当工件底面处最小平底孔或当量的长横孔直径比噪声信号低dB时超声可探性较差。
这时应在报告中记录信噪比大于等于6 dB的平底孔或长横孔直径,而且增加的检测工艺应有工序上方协商一致。
注:为很好的评定平底孔尺寸大小,可以采用DGS法或与工件同厚度同热处理同材料带有按照表2规定直径的平底孔的试块或同等的长横孔试块,下式可用于长横孔和平底孔之间的转换:
DQ=4935×D FBH4/λ2×s
此处:DQ:长横孔直径mm D FBH:平底孔直径mm λ:波长mm s:声程mm
本公式适用于DQ≥2λ和s≥5倍近场长度且仅适用于单晶探头。
5.3设备,耦合剂,灵敏度和分辨率的检测
5.3.1超声仪器
超声仪器应满足EN 12668-1的要求且应具有如下的特征:
-范围设定对纵波和横波传输时应至少能探10mm到2m范围内
-增益,应至少有80dB增益器,误差小于1dB,步进最大为2dB。
-时基线性和扫描线性要低于屏高的5%
-适用于主频为1MHZ至6MHZ的采用脉冲技术的单晶和双晶探头。
5.3.2探头和探头频率
探头和探头频率除了应满足EN12668-2和EN 12668-3的要求还应满足如下:
-主频范围为1MHZ至6MHZ
-对于斜入射时应采用35°和70°之间的斜探头
注:铸钢件检测可用直探头或斜探头,探头的类型选择根据铸件的形状和检测的不连续的类型。
检测近表面区域时优先选用双晶探头(直探头或斜探头)
5.3.3超声仪器的检测
超声仪器应按照EN 12668-3由检查者定期检查。
5.3.4耦合剂
按照EN 583-1采用合适的耦合剂,其性能应能很好的浸润检测表面保证很好的声传输,对于校准和随后的检测应采用同一种耦合剂
注:声传输性可用平行的面一次或多次底波来衡量。
5.3.5灵敏度和分辨率的检测
设备灵敏度检测至少应满足5.5.2要求的灵敏度调整,设备和探头组合分辨率应满足附录A的要求。
5.4检测铸件表面状况
被检铸件的表面状况要求见EN 583-1。
铸件的被检面应保证与探头很好的耦合,对于单晶探头如果表面质量按照EN 1370要求达到4S1或4S2即可达到很好的耦合效果。
任何机加工后表面的粗糙度应满足R a≤12.5μm。
对于特殊技术需要更高的表面质量如2S1、2S2R a≤6.3。
5.5检测工艺
5.5.1总则
探头和入射方向的选择大部分决定于铸件的形状或铸件中可能出现的不连续或焊接加工出现的不连续。
合适的检测工艺应由铸件的生产方制定,在特殊的情况下应协商一致。
如有可能检测区域要从两个面进行检测,当从一个面检测时为检测出近表面的不连续应增加采用近程分辨率好的探头,对于壁厚小于50mm的可采用双晶探头。
另外除非供需双方协商,对于所有铸件其厚度小于50mm的如下区域应采用双晶探头或斜探头:
-关键区域如:圆角,过渡区域和外冷铁区域
-焊接加工
-订货时规定的焊接区
-特殊边缘区域,按照订货时的规定铸件的关键部位
深度大于50mm的焊接加工的部位应采用合适的斜探头增加检测。
角度超过60°的斜探头,其声程不能超过150mm,对于所有检测区域要重叠覆盖保证完全检测到。
扫查速度不能
超过150mm/s。
5.5.2范围设定
范围设定根据EN 583-2在显示屏上用直探头或斜探头采用如下三种方法之一来调整: -用EN 12223中1号试块或EN 27963中2号试块来校准。
-用与待检工件同种材料同样声束特性的校准试块
-直探头检测时在铸件上直接进行,此时铸件的表面被检测区域应平行,其距离可知。
5.5.3灵敏度调整
5.5.3.1总则
范围设定调整后按照EN 583-2进行灵敏度调整,可采用如下两种技术:
-距离波幅修正曲线技术(DAC):它是利用一系列相等尺寸而声程不
同的反射体的波高建立的(平底孔FBH或长横孔SDH)。
注:2MH频率探头和6mm的平底孔经常用到
-距离增益尺寸技术(DGS):它是利用一系列理论曲线,该曲线和声程,仪器增益和 垂直于声轴的平底孔直径有关。
5.5.3.2传输补偿
传输补偿按照EN 583-2,当采用校准试块时,必须考虑传输补偿,其中不仅要考虑耦合表面质量状况而且要考虑对面的表面状况,因为对面的表面质量对底波也有影响,当此面的光洁度达到EN 1370规定的4S1或4S2时可以用于传输修正的测量。
5.5.3.3不连续的检测
检测时将增益提高至噪声信号可见(扫查灵敏度)。
表2给出定的平底孔或同等的长横孔在被测工件厚度范围内的波高达到至少40%屏高。
如果检测时出现底波的降低量超过需要记录的值(见表3)应在局部降低灵敏度进行复探,并记下底波的降低的dB值,斜探头的灵敏度调整应保证反射体的动态回波类型在显示屏清晰可见。
(见图3)
注:推荐斜探头的灵敏度调整在真正的(非人工型)平面型不连续上进行(沿壁厚方向的裂纹)或垂直于表面的大平底,有些情况下,探头的斜楔和铸件外形匹配。
5.5.4不同类型的指示的区别
在铸件的检测过程中上述类型中的指示可能单独或同时出现,此时应注意和评价如下内容:
-非铸件形状或耦合造成的底波降低量
-不连续回波指示
底波降低量用底波高度下降的分贝数来表示,指示的波高用平底孔或长横孔直径来表示。
5.5.5记录和记录极限
5.5.5.1底波降低量
所有底波降低量大于12 dB都应记录,底波降低的区域应在工件上标明并测量出面积。
5.5.5.2缺陷波
缺陷波的纪录极限为相对应于参考不连续尺寸大小的回波高度。
当波高超过表3给出级别和图3和图4给出的验收准则的所有可测量尺寸的缺陷波都应记录。
不同类型的指示的区别见于表4。
为了区别指示的类型,可根据检测的距离和工件的外形及检测面的表面质量来改变灵敏度。
当采用斜探头检测时,不管波高,只要出现游动特征的指示或沿壁厚方向有明显的尺寸的指示都应记录并根据5.5.7.3进行随后评价。
所有记录的指示的位置都应在工件中标出并在报告中记录,反射点位置也应以草图或照片的形式记录。
5.5.6被记录指示的分析
所有出现记录缺陷的区域,应对却显得类型、形状、大小和位置进行测量,测量可通过改变另一种检测方法(如改变入射角度)或射线检测。
5.5.7不连续的测长和特征描述
5.5.7.1总则
不连续的测长方法和特征描述见EN 583-5,为了达到工程的应用,对于不连续尺寸测量的精度需要有特殊的条件(如关于不连续类型的知识,不连续的简单形状,声束对不连续的最佳入射),通过增加声束方向和入射角度可提高对不连续特征描述的准确性。
为简化工艺,将不连续分为如下类型:
-无可测量尺寸的不连续(点状不连续)
-有可测量尺寸的不连续(复杂不连续)
注1:附录A是用来区别可测量尺寸不连续和不可测尺寸不连续的。
注2:附录B给出了不连续的类型和它们尺寸测量的信息,同时给出了范围设定和灵敏度调整的信息。
注3:为很好测量不连续的尺寸推荐采用声束直径尽可能小于此处不连续的此类探头。
5.5.7.2主要平行于检测面的不连续的测长
任何不连续的边界可通过将信号波从最高波降低6 dB 后的位置来确定,对于底波降低区域的测量,将完好部位的底波下降6 dB(2MHZ)位置来确定。
注:沿壁厚方向不连续的尺寸可按照图5中的方法进行测量
5.5.7.3沿壁厚方向的不连续的测长
平面不连续的测长和根据严重等级对其进行评定时应按照5.5.7.1移动探头,但此时应降低20 dB (见图C.7和C.9)
5.6检测报告
检测报告应包括如下内容
---采用的欧洲标准(EN 12680-2)
---被检铸件的标示数据
---检测范围
---检测设备类型
---所用的探头
---对应于检测区域所采用的检测技术
---灵敏度设定所必需的数据
---所有记录的不连续的特征描述信息(如底波降低量,位置,沿壁厚方向的尺寸,长度,面积,平底孔直径)和在工件中出现的位置(示意图或照片)
---检测数据和责任人的姓名
表1特殊边缘区和焊接区域无可测量尺寸的不连续的验收极限
严重等级a考虑的最小平底孔当量或长横孔当
量
FBH b SDH b
mm mm 在100×100框内不连续的允许极限c
最多数目 最小距离
1 1.5 3d,e
(DAC-6 dB )
6 12
2 1.5 3d,e
(DAC-6 dB )
12 10
3 2 3d 12 8
a 严重等级1级一般适用于整个焊缝厚度,特殊边缘区域的严重等级应由购方规定
b FBH=平底孔 SDH-长横孔
c 如果指示间的间距大于15mm不管其数目都是合格的
d 适用于斜探头(4MHZ,晶片直径大约为10mm)
e 将3mm的长横孔的DAC降低50%可以代表 0.75mm的长横孔的DAC曲线。
表2 超声波可探性
壁厚检测区域按5.2中可检测到的最小
平底孔直径
≤300 ―― 3 >300≤400―― 4
>400≤600特殊边缘区域,焊接区域 5
表3记录级别
壁厚mm 最小平底孔当量直径mm底波降低量dB
≤100 2
>100≤300 3
>300≤600 4
12
表4-参考符号代表意义
参考符号符号意义图
SDB底波降低量C2
II无可测量尺寸的单个指示C3,C4
IIL一个方向可测量尺寸的单个指示C4,C5
GIR可分解的成群指示C6
IIP/IID有两个方向尺寸的单个指示C5,C7NII无可测量尺寸的许多指示C8
NIP沿壁厚方向有可测尺寸的许多指示C9
GIN不可分解的成群指示C10,C11
a指示的特征描述见EN 583-5,2000,附录B
注:
1 边缘区域
2 心部区域
t 壁厚
a t/3 (最大30mm)
图1壁厚的划分区域
注:
2 严重等级2
3 严重等级3
4 严重等级4
5 严重等级5
a 单个指示最大允许面积mm2
b 与检测面的距离mm
严重等级1级不允许有可测量尺寸的指示存在
对于测量长度大于10mm的不连续其沿壁厚方向的最大尺寸不能超过壁厚的10%,对于测量长度≤10mm的不连续其沿壁厚方向的最大尺寸不能超过壁厚的25%或20mm。
当采用指示间最大距离作为单个指示或垂直或平行于表面的指示面的评定准则时,此距离应为10mm。
在对不连续面积计算时,不连续有可测量长度而在壁厚方向的无可测量尺寸,一般取无法测量尺寸为3mm。
A=3×L
其中:-A为用mm²表示的指示的面积
-3为mm表示的选用宽度
-L为用mm表示的可测量的长度
图1 斜探头检测时沿壁厚方向(见图C.8C.9和C.11的单个平面不连续的验收极限
注:
2 严重等级2
3 严重等级3
4 严重等级4
5 严重等级5
a 记录的最小指示的面积mm2
b 检测面与底面之间最小距离mm
c单个指示最大允许面积mm2
严重等级1级不允许有可测量尺寸的指示存在
指示或不连续沿壁厚方向的最大允许尺寸为边缘区域厚度15%,当采用指示间最大距离作为单个指示沿壁厚方向或平行于表面的评定准则时,此距离应为10mm。
在对不连续面积计算时,不连续有可测量长度而在壁厚方向的无可测量尺寸,一般取无法测量尺寸为3mm。
A=3×L
其中:-A为用mm²表示的指示的面积
-3为mm表示的选用宽度
-L为用mm表示的可测量的长度
图3直检测探头边缘区域有可测量尺寸的体积型指示的记录和验收极限
注:
2 严重等级2
3 严重等级3
4 严重等级4
5 严重等级5
a 记录的最小指示的面积mm2
b 检测面与底面之间最小距离mm
c单个指示最大允许面积mm2
严重等级1级不允许有可测量尺寸的指示存在
指示或不连续沿壁厚方向的最大允许尺寸为壁厚的15%,当采用指示间最大距离作为单个指示沿壁厚方向或平行于表面的评定准则时,此距离应为20mm。
在对不连续面积计算时,不连续有可测量长度而在壁厚方向的无可测量尺寸,一般取无法测量尺寸为3mm。
A=3×L
其中:-A为用mm²表示的指示的面积
-3为mm表示的选用宽度
-L为用mm表示的可测量的长度
除非在询价和订货时同意,一般在采用射线和超声结合检验时结果证实不连续在中心区域是合适的,这时不连续的验收等级要低一级,如射线检测时采用严重等级3级代替2级,见EEN 1559-2
图4中心区域(见图C.2、C.5和C.10)有可测量尺寸的体积型指示的记录和验收极限
注
a :扫查位置A
b :扫查位置B
c :置对应的波形
e:B位置对应的波形
深度延伸d=t-(s1+s2)
其中
t 壁厚
s1 s2声程
图5用直探头测沿壁厚方向的不连续的尺寸测量
探头和仪器组合分辨率的检测
探头和仪器的组合分辨率的检测应根据EN 12223利用IIW A2钢标准试块中的25mm厚度截面测量该底波的宽度。
将波高调为80%到100%屏高,该波为屏高的10%时回波的宽度用毫米表示,典型值见下表A.1
表A.1回波宽度的典型值
频率回波宽度
MHZ 纵波(L)mm 横波(S)mm
1 15 --
2或2.5 9 5
4 5 3
5 4 2.5
声束直径
附录A给出了如何区别有可测量尺寸的不连续和无可测量尺寸不连续的信息
探头 近场长度(大略值) 晶片 纵波L 横波S
尺寸
a ::声束直径(6dB )mm
b :声程mm
图A.1不同探头对应声程和近场长度的声束直径 近场长度和声束直径可以通过如下公式计算
N=Dc 2/4×λ D F =2×s/D c
其中
N为近场长度mm Dc 为晶片直径mm λ为波长mm s 为声程mm
D F 为沿着声束方向垂直声轴的声压降为6dB 的声束直径
附录B(参考的)
指示的类型
图B.1和图B.11描绘了不同类型不连续的动态回波区别,为辨明指示类型检测灵敏度按照如下改变:
--从表面到缺陷处的距离
――外形
――被检工件表面质量
注:
1范围设定采用EN 12223或EN 27963进行校准
2 用长横孔校准试块检测设备,长横孔波高达到100%
3在被检铸件无缺陷的区域进行灵敏度调整
4 噪声水平的平均高度大约为5%-10%屏高
5 对沿壁厚方向的铸造表面的动态回波的观察来检查灵敏度和设备
6 A型显示
7 典型回波形态
a 回波高度
b 探头移动
c 动态回波
d 铸造表面
图C.1用双晶斜探头(4MHZ 60°)测量沿壁厚方向的不连续在边缘区域的尺寸时,
超声设备的范围设定和灵敏度调整
典型指示:
底波降低量大于12 dB 不连续波形指示一般可区别出
原因:多孔的疏松,气孔,夹杂和大倾斜的不连续
Δl>D
F
D F 声束直径
Δl 不连续尺寸
注:
ΔH为底波降低量
a 回波高度
b 探头移动
c 动态回波
d A型显示
图C.2底波降低大于12 dB不连续范围尺寸的测定
典型指示:
单个指示,半坡高度法测量的尺寸Δl小于等于缺陷处的声束直径D F 注:
l 指示横向延伸尺寸
H 单个指示的最高回波
a 回波高度
b 探头移动
c 动态回波
d A型显示
图C..3无可测量尺寸的单个指示
典型指示:
单个指示,半坡高度法测量的尺寸Δl小于等于缺陷处的声束直径D F
注:
d 指示沿壁厚方向的尺寸
H 单个指示的最高回波
a 回波高度
b 探头移动
c 动态回波
d A型显示
图C.4无可测量尺寸的单个指示;平行检测表面有可测量尺寸沿壁厚方向
无可测量尺寸的单个指示
典型指示:
单个指示,在壁厚方向有相同的深度
指示的测量的尺寸大于声束直径D F
注:
l 为指示的横向延伸尺寸
Δl 半坡高度法测量的不连续尺寸
H1和H2指示波形两侧的最高波
a 回波高度
b 探头移动
c 动态回波
d A型显示
图C.5单个可测量尺寸的指示;可测量长度,无可测量宽度;可测量长度,可测量宽度
典型指示:
密集的指示,主要为可分解的非可测量尺寸的指示
指示的测量尺寸大于或等于声束直径D F
注:
l 为指示的横向延伸尺寸
Δl 半坡高度法测量的不连续尺寸
H1和H2指示波形两侧的最高波
a 回波高度
b 探头移动
c 动态回波
d A型显示
图C.6可测量尺寸的成群可分解的指示
典型指示:
只沿壁厚方向(游动指示)的单个指示的动态回波,或在壁厚和平行检测面两个方向t =Δs×cosα
t 沿壁厚方向的尺寸
Δs 位置1和位置2的声程差
α入射角
注:
1探头位置1
2探头位置2
ΔH指示最高回波降低量
a 回波高度
b 探头移动
c 动态回波
d A型显示
图C.7沿壁厚方向尺寸可测量的单个指示
典型指示:
许多单个指示
随着探头移动声程改变,但所有指示均无可测量尺寸
注:
a 回波高度
b 探头移动
c 动态回波
d A型显示
图C.8许多无可测量尺寸的单个指示但整个指示的范围可测量
典型指示:
单个指示沿壁厚方向有可测量尺寸
t =Δs×cosα
t 沿壁厚方向的尺寸
Δs 位置1和位置2的声程差
α入射角
注:
1探头位置1
2探头位置2
ΔH指示最高回波降低量
a 回波高度
b 探头移动
c 动态回波
d A型显示
图C.9许多沿壁厚方向又可测量尺寸的平面指示
典型指示:
成群指示,主要为不可分解的单个指示,指示的整个范围等于或大于声束直径D F
对于这种类型的指示,当由于外形的原因无法获得底波时应予以评价
底波降低量应按照图B.2评定
注:
l 为指示的横向延伸尺寸
Δl 半坡高度法测量的不连续尺寸
H1和H2指示波形两侧的最高波
a 回波高度
b 探头移动
c 动态回波
d A型显示
图C.10.成群不可分解指示,指示的整个范围有可测量尺寸(直探头)
典型指示:
成群的主要为非可分解的指示
t =Δs×cosα
t 沿壁厚方向的尺寸
Δs 位置1和位置2的声程差
α入射角
注:
1探头位置1
2探头位置2
ΔH指示最高回波降低量
a 回波高度
b 探头移动
c 动态回波
d A型显示
图C.11成群不可分解指示,指示的整个范围有可测量尺寸(斜探头)。