超聲波檢驗用鋼質(zhì)對比試塊的制作和控制
機械工業(yè)部重型礦山機械工業(yè)局企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
JB/ZQ6141-86
超聲波檢驗用鋼質(zhì)對比試塊的制作和控制
本標(biāo)準(zhǔn)適用于超聲波檢驗用鋼質(zhì)對比試塊的制作和控制。
按本標(biāo)準(zhǔn)制作的對比試塊，適用于對平面形狀的碳鋼、合金鋼鍛件進行超聲波探傷檢驗，對曲面形狀的鋼質(zhì)鍛件或鑄件，經(jīng)曲率或材質(zhì)補償后也可參照使用。對比試塊適用于超
聲波接觸法探傷，也適用于超聲波水浸法探傷。對比試塊還可在一定條件下用于檢查超聲波
探傷儀和探頭系統(tǒng)的特性。
本標(biāo)準(zhǔn)參照采用ASTME428—71(1981年重新審批) 《超聲波檢驗用鋼質(zhì)對比試塊的
制作和控制標(biāo)準(zhǔn)》。
1與本標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)
ZBY230—84 《A型脈沖反射式超聲探傷儀通用技術(shù)條件》
ZBY231—84 《超聲探傷用探頭性能測試方法》
JB/ZQ6142－86《超聲波檢驗用鋁合金對比試塊的制作和控制》
2技術(shù)要求
2.1 設(shè)備要求
檢查對比試塊聲學(xué)性能所用的超聲波探傷儀和探頭應(yīng)符合ZB Y230和ZBY231標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)
定。
2.2 材料要求
2.2.1 一般要求
材料質(zhì)量的關(guān)鍵是它的聲學(xué)特性必須與被檢工件基本一致。為此，材料的晶粒度、熱處
理狀態(tài)、物理性能、化學(xué)成分等均需與被檢件基本一致。一般可采用中碳鋼制成，晶粒度5
～6級，硬度250±25HB，參考化學(xué)成分見表1。
表1 參考化學(xué)成分 %
C | Si | Mn | P | S |
0.42~0.50 | 0.17~0.37 | 0.50~0.80 | ≤0.040 | ≤0.045 |
2.2.2 聲學(xué)特性要求
2.2.2.1將對比試塊的坯料進行百分之百的探傷檢查時，在坯料的軸向和徑向內(nèi)部均不應(yīng)存在比直徑2mm平底孔的信號還要小8dB的缺陷信號。
2.2.2.2當(dāng)探傷靈敏度為500mm深，直徑2mm平底孔的反射波高達滿幅度的9O％時，在對比試塊上不應(yīng)該出現(xiàn)達到20％波高的聲學(xué)雜波信號(不可與電子儀器中常見的電噪聲相混淆）。
2.2.2.3 用2.5MHz頻率的超聲縱波在對比試塊上的底面多次反射回波來觀察試塊材質(zhì)的聲
能衰減。將第一次底波幅度調(diào)到滿幅度的90％，并和后兩次底面重復(fù)反射波幅相加后(共三
次)與無衰減的距離—幅度曲線的聲學(xué)規(guī)律相比較，其差值應(yīng)在±25％之內(nèi)。將試塊中的平
底孔反射與其聲學(xué)規(guī)律相比較，其差值應(yīng)在±10％以內(nèi)。
2.2.3 試塊尺寸要求
2.2.3.1 試塊種類
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了以下三組對比試塊。試塊外形如圖1、圖2、圖3所示。
2.2.3.2 CS1型對比試塊
CS1型試塊適合于超聲波探測近場區(qū)范圍的缺陷，也適用于對厚度較薄的鍛件中的缺陷進行定量測量和定位。制作定量面板和繪制包括近區(qū)的距離－幅度特性曲線時亦需采用，它的規(guī)格見表2。
表2 CS1型對比試塊孔徑
試塊序號 | 孔徑mm |
1 2 3 4 5 | 2 3 4 6 8 |
2.2.3.3 CS2型對比試塊
整套CS2型對比試塊的材質(zhì)應(yīng)保持一致，孔深為25～500mm，可用于測繪距離-幅度特性曲線，它的規(guī)格見表3。
2.2.3.4 CS3型對比試塊
CS3型試塊適合于超聲波檢驗時對大面積缺陷進行適當(dāng)?shù)撵o態(tài)和動態(tài)波形的定量比較，
也適合觀察缺陷對底波影響的程度，它的規(guī)格見表4。
2.2.3.5 小型對比試塊
在特定條件下，根據(jù)工作需要，為避免重量過大的成套試塊使用的不便，也可以采用尺
寸較小的試塊。這種改變了外圓尺寸和其他要素的試塊，只有在其聲學(xué)特性同標(biāo)準(zhǔn)的成套試
塊聲學(xué)特性有可靠的對應(yīng)關(guān)系的情況下方可使用。
3 試塊的制作
3.1 試塊一般可采用中碳鋼，經(jīng)壓延、拉拔或鍛造制成。試塊應(yīng)按CS系列規(guī)定的要求（見
圖1、圖2、圖3和表1、表2、表3）進行加工。
3.2 磨削前應(yīng)進行一次超聲波檢驗，檢驗合格后再繼續(xù)進行加工。
3.3 試塊最好成組制作，以便相互比較，以確保它們之間的聲學(xué)特性的一致性（平底孔直徑2mm的試塊更有必要）。
圖1 CS1型對比試塊
圖2 CS2型對比試塊
4 檢查
4.1 加工精度檢查
4.1.1 加工后的每一對比試塊的幾何尺寸、平面度、表面粗糙度以及直徑2mm和2mm以上的平底孔均可用物理方法進行檢查。
4.1.2 平底孔可用制作復(fù)型的方式來檢查。復(fù)型材料建議用硅橡膠樹脂為好，以免與孔粘連。檢查時先用汽油及無腐蝕的溶劑將孔清洗干凈，然后用干燥和過濾的空氣吹干。吹干后
用醫(yī)用注射器和尺寸適宜的針將復(fù)型材料注入孔中，注射時要從底部開始逐漸外移直到把孔填滿，以確保孔內(nèi)無空隙和殘留空氣。孔填滿后插入一銷釘、螺釘或其他適當(dāng)?shù)奈矬w作為堅固的芯桿，以便將復(fù)型取出。硅橡膠固化后即可取出復(fù)型進行檢查。檢查應(yīng)在光學(xué)比較儀上
進行。
4.1.3 平底孔也可以通過對成品試塊進行破壞性抽檢，抽檢率由試塊制造廠和需方商定。
4.2 聲學(xué)特性檢查
4.2.1 檢查
4.2.1.1 當(dāng)試塊具有良好的外部尺寸和正確的孔形后就應(yīng)做進一步試驗來檢查它的聲學(xué)特性。如以浸液方法測定其特性時，則應(yīng)將平底孔清洗干凈后，將短橡皮塞頭壓入，將孔暫時
堵塞，或用其他方法封住（孔與底面用防水膠布粘住，確保密封）。
4.2.1.2 對比試塊的超聲波測試方法是將超聲縱波沿軸向及徑向入射到材料中去。可以采用水浸法，用清潔去氣的水作耦合劑，也可采用直接接觸法，用機油作耦合劑。
圖3 CS2、CS3型對比試塊
表3 CS2型對比試塊尺寸 mm
序號 | 試塊編號 | 孔徑d | 測距L1 | 高度L2 | 外徑φ | 參考圖 | 序號 | 試塊編號 | 孔徑d | 測距L1 | 高度L2 | 外徑φ | 參考圖 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 | 25/0 25/2 25/3 25/4 25/6 25/8 50/0 50/2 50/3 50/4 50/6 50/8 75/0 75/2 75/3 75/4 75/6 75/8 100/0 100/2 100/3 100/4 100/6 100/8 125/0 125/2 125/3 125/4 125/6 125/8 150/0 150/2 150/3 | 0 2 3 4 6 8 0 2 3 4 6 8 0 2 3 4 6 8 0 2 3 4 6 8 0 2 3 4 6 8 0 2 3 | 25 25 25 25 25 25 50 50 50 50 50 50 75 75 75 75 75 75 100 100 100 100 100 100 125 125 125 125 125 125 150 150 150 | 25 50 50 50 50 50 50 75 75 75 75 75 75 100 100 100 100 100 100 125 125 125 125 125 125 150 150 150 150 150 150 175 175 | ≥35 ≥35 ≥35 ≥35 ≥35 ≥35 ≥50 ≥50 ≥50 ≥50 ≥50 ≥50 ≥60 ≥60 ≥60 ≥60 ≥60 ≥60 ≥70 ≥70 ≥70 ≥70 ≥70 ≥70 ≥80 ≥80 ≥80 ≥80 ≥80 ≥80 ≥85 ≥85 ≥85 | 圖2 圖3 圖3 圖3 圖3 圖3 圖2 圖3 圖3 圖3 圖3 圖3 圖2 圖3圖3圖3圖3圖3圖2圖3圖3圖3圖3圖3圖2圖3圖3圖3圖3圖3圖2圖3圖3 | 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 | 150/4 150/6 150/8 200/0 200/2 200/3 200/4 200/6 200/8 250/0 250/2 250/3 250/4 250/6 250/8 300/0 300/2 300/3 300/4 300/6 300/8 400/0 400/2 400/3 400/4 400/6 400/8 500/0 500/2 500/3 500/4 500/6 500/8 | 4 6 8 0 2 3 4 6 8 0 2 3 4 6 8 0 2 3 4 6 8 0 2 3 4 6 8 0 2 3 4 6 8 | 125 125 125 200 200 200 200 200 200 250 250 250 250 250 250 300 300 300 300 300 300 400 400 400 400 400 400 500 500 500 500 500 500 | 175 175 175 200 200 200 200 200 200 250 275 275 275 275 275 300 325 325 325 325 325 400 425 425 425 425 425 500 525 525 525 525 525 | ≥85 ≥85 ≥85 ≥100 ≥100 ≥100 ≥100 ≥100 ≥100 ≥110 ≥110 ≥110 ≥110 ≥110 ≥110 ≥120 ≥120 ≥120≥120≥120 ≥120 ≥140 ≥140 ≥140 ≥140 ≥140 ≥140 ≥155 ≥155 ≥155 ≥155 ≥155 ≥155 | 圖3 圖3 圖3 圖2 圖3 圖3 圖3 圖3 圖3 圖2 圖3 圖3 圖3 圖3 圖3 圖2 圖3 圖3 圖3 圖3 圖3 圖2 圖3 圖3 圖3 圖3 圖3 圖2 圖3 圖3 圖3 圖3 圖3 |
表4 CS3型對比試塊尺寸（見圖3） mm
序號 | 試塊 編號 | 孔徑d | 測距L1 | 高度L2 | 外徑φ | 序號 | 試塊 編號 | 孔徑d | 測距L1 | 高度L2 | 外徑φ |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | 50/10 100/10 100/15 150/10 150/15 150/20 200/10 200/15 200/20 | 10 10 15 10 15 20 10 15 20 | 50 100 100 150 150 150 200 200 200 | 75 125 125 175 175 175 225 225 225 | 70 80 80 90 90 90 100 100 100 | 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | 300/10 300/15 300/20 400/10 400/15 400/20 500/10 500/15 500/20 | 10 15 20 10 15 20 10 15 20 | 300 300 300 400 400 400 500 500 500 | 325 325 325 425 425 425 525 525 525 | 120 120 120 140 140 140 160 160 160 |
4.2.2 面積—幅度特性曲線
4.2.2.1 繪制面積—幅度特性曲線需要一套具有相同測距和不同孔徑的試塊。測定時關(guān)掉儀
器上的抑制，使脈沖顯示的垂直動態(tài)范圍盡可能大。圖中表示幅度的坐標(biāo)可以用波高百分比
或衰減分貝值表示；而橫坐標(biāo)可用平底孔面積或相對面積之比(平底孔面積與探頭面積之比)來表示。
4.2.2.2 當(dāng)使用波高百分比時，將最大平底孔的反射波調(diào)到最大值后，不要改變儀器的任何條件，再對不同孔徑的反射波測定其波高百分比。
4.2.2.3 當(dāng)使用衰減法時，先用儀器增益將最小平底孔的反射波調(diào)好，并以此作為基準(zhǔn)波高，然后在維持基準(zhǔn)波高的前提下，測定不同孔徑的衰減分貝值。
4.2.2.4 根據(jù)上述結(jié)果即可繪出面積—幅度曲線，見附錄A中的圖Al。
4.2.3 距離—幅度曲線
4.2.3.1 繪制距離—幅度特性曲線需要一定數(shù)量的具有相同孔徑和不同測距的試塊。測定時把相當(dāng)于探頭近場區(qū)距離的平底孔反射信號幅度調(diào)到80％，然后不要改變儀器的任何條件，
再去測試其他測試距離的試塊，并將反射波幅度與測試距離的關(guān)系繪成特性曲線。另外，距
離—幅度曲線中的幅度單位可以用衰減分貝值表示，而距離坐標(biāo)可用單對數(shù)值表示，見附錄
A中的圖A2。
4.2.4 不合格試塊
任何—個試塊，如果表現(xiàn)出不規(guī)則的聲學(xué)特性，或明顯地出現(xiàn)不允許的誤差，則該試塊
即為不合格。不合格試塊不能使用，亦不允許采用修整平底孔的辦法來滿足所需的聲學(xué)特性。
5對比試塊的標(biāo)記、涂層和堵塞
5.1 標(biāo)志
每個試塊上均需作上永久性印記(金屬壓印)，標(biāo)明試塊型號、測距及孔徑。如CS2－300—6，即CS2型對比試塊，300mm的測距，直徑6mm的平底孔。數(shù)字標(biāo)志一般刻印在試塊側(cè)面上部，以便試塊成組堆放時觀察。
5.2 保護涂層
在腐蝕環(huán)境下使用的碳鋼、合金鋼對比試塊可采用鍍鎳方式保護，鍍層厚度應(yīng)在0.02mm
以下，并不得對試塊的幾何尺寸及聲學(xué)特性產(chǎn)生影響。
5.3 堵塞
符合要求并經(jīng)正確標(biāo)記的對比試塊可用以下方法對平底孔進行堵塞：
a. 先用無腐蝕性的溶劑將孔清洗干凈，再用過濾、干燥的空氣吹干。
b. 將一壓配合且長度比平底孔短的塞頭(鉛質(zhì))壓入平底孔中。塞頭外露部分應(yīng)磨平。
6 報告
每套試塊應(yīng)報告以下內(nèi)容：
a．面積—幅度曲線和距離—幅度曲線；
b．測試儀器和探頭說明及選用的工作條件；
c．合格證。合格證上應(yīng)有檢驗人員的簽名，同時要注明無損檢測人員技術(shù)資格等級和
證號，無資格證者簽證無效。
附錄A
特性曲線（補充件）
A 1 面積－幅度曲線
A1.1 按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定繪制的面積－幅度曲線如圖A1所示。
A1.2 曲線用CTS－15型超聲波探傷儀、2.5MHz、直徑20mm剛玉保護膜脈沖探頭，在儀器條件為抑制關(guān)，發(fā)射3的情況下測繪。
A 2 距離－幅度曲線
A2.1 按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定繪制的距離－幅度曲線如圖A2、A3所示。
A2.2 圖A2中的曲線用CTS－22型超聲波探傷儀、2.5MHz、直徑20mm剛玉保護膜探頭，在儀器條件為抑制關(guān)、增益小的情況下測繪。
A2.3 圖A3中的曲線用USIP－11型超聲波探傷儀、K2G、直徑24mm探頭，在抑制關(guān)、功率2、增益小、分辨力2、重頻×1、波高80%的情況下測繪。
圖A1
圖A2
附加說明：
本標(biāo)準(zhǔn)由德陽大型鑄鍛件研究所提出并歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)由第一重型機器廠負(fù)責(zé)起草。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人王開松。
圖A3
機械工業(yè)部重型礦山機械工業(yè)局1986-03-25發(fā)布 1986-05-01實施
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