鋼焊縫超聲波探傷中國(guó)和德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

齊躍

1 引言

在對(duì)外水泥工程EPC項(xiàng)目中，外方業(yè)主對(duì)水泥設(shè)備提出質(zhì)量要求時(shí)，往往對(duì)設(shè)備制造和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)特別重視，特別是對(duì)超聲波探傷檢驗(yàn)（UT），如對(duì)大型鑄件內(nèi)部縮孔、夾渣等缺陷的UT檢驗(yàn)，對(duì)重要焊接件焊縫內(nèi)部裂紋、未焊透等缺陷UT檢驗(yàn)，經(jīng)常提出一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收等級(jí)要求執(zhí)行。雖然我國(guó)早在上世紀(jì)70年代加入ISO組織，制定技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)主要以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)，但確有一些標(biāo)準(zhǔn)未與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，甚至存在很大差別。如鋼焊接焊縫的超聲波探傷標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是GB/T11345—1989（驗(yàn)收等級(jí)Ⅰ～Ⅳ級(jí)），國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)常用德國(guó)（歐洲）標(biāo)準(zhǔn)（DIN EN標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)采用歐標(biāo)）DIN EN1712：2002（僅適用于驗(yàn)收等級(jí)2級(jí)、3級(jí)）。

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T11345《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》涵蓋了德標(biāo)（歐標(biāo)）DIN EN1712《焊縫無損檢測(cè)焊接接頭超聲波檢測(cè)驗(yàn)收等級(jí)》、DIN EN1713《焊縫無損檢測(cè)超聲波檢測(cè)焊縫中的缺陷的特征》和DIN EN1714《焊縫無損檢測(cè)焊接接頭的超聲波檢測(cè)》的全部?jī)?nèi)容。但國(guó)標(biāo)分級(jí)方法和驗(yàn)收等級(jí)與德標(biāo)（歐標(biāo)）不同，我國(guó)一些裝備制造企業(yè)多年習(xí)慣采用GB/T11345-1989標(biāo)準(zhǔn)及其驗(yàn)收等級(jí)，對(duì)德國(guó)（歐洲）標(biāo)準(zhǔn)并不熟悉，在執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量驗(yàn)收過程中經(jīng)常與業(yè)主出現(xiàn)分歧。因此，為適應(yīng)EPC項(xiàng)目水泥裝備出口檢驗(yàn)需要，就有必要了解德標(biāo)（歐標(biāo)）標(biāo)準(zhǔn)及其質(zhì)量分級(jí)，并通過與我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比，合理地執(zhí)行德標(biāo)（歐標(biāo)）。

本文旨在通過對(duì)鋼焊縫超聲波探傷的中國(guó)和德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析，使讀者更加清楚其中的不同點(diǎn)，便于對(duì)設(shè)備超聲波探傷檢驗(yàn)過程中正確執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，保證設(shè)備出口質(zhì)量既滿足外方業(yè)主提出的質(zhì)量檢驗(yàn)要求，又不低于我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)標(biāo)是最低要求），避免由于標(biāo)準(zhǔn)不同可能產(chǎn)生的貿(mào)易分歧，最終達(dá)到用戶（業(yè)主）滿意的目的。

2 探傷標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比

無論是我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)還是德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，鋼焊縫探傷都是采用A型脈沖反射式超聲波探傷儀，反射式方法包括缺陷回波法和底波高度法。下面對(duì)國(guó)標(biāo)GB/T11345-1989、德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN EN1712，從適用母材厚度、探頭參數(shù)的規(guī)定、檢驗(yàn)等級(jí)、缺陷評(píng)級(jí)、靈敏度校準(zhǔn)方法及缺陷指示長(zhǎng)度的測(cè)量方法等方面進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果見表1。

3 對(duì)比分析

國(guó)標(biāo)GB11345、DIN EN1712 都是按DAC曲線校準(zhǔn)靈敏度曲線質(zhì)量分級(jí)。國(guó)標(biāo)是以DAC曲線為基準(zhǔn)設(shè)定不同波幅高度的靈敏度曲線，通過判費(fèi)線、定量線和評(píng)定線三條波幅曲線質(zhì)量分級(jí)；DIN EN1712是以DAC曲線設(shè)定為參考等級(jí)，再根據(jù)被測(cè)工件缺陷指示長(zhǎng)度和厚度分級(jí)，兩者分級(jí)規(guī)定的波幅高度不同。

3.1 適用母材厚度t

國(guó)標(biāo)范圍較寬，為8～300mm。德標(biāo)范圍窄，僅8～100mm。

3.2 探頭參數(shù)的規(guī)定

各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定基本相同，見表1。

3.3 檢驗(yàn)等級(jí)

（1）國(guó)標(biāo)GB11345按檢驗(yàn)完善程度（覆蓋范圍）檢驗(yàn)等級(jí)分ABC三級(jí)。各級(jí)要求主要是：

A級(jí)—采用一種角度的探頭，單面單側(cè)探，板厚度＜50mm；

B級(jí)—原則采用一種角度的探頭，單面雙側(cè)探，板厚度＞100mm時(shí)雙面雙側(cè)探；

C級(jí)—用至少兩種角度探頭，單面雙側(cè)探。同時(shí)要做兩個(gè)掃差方向和兩種探頭角度的橫向缺陷檢驗(yàn)。

（2）德標(biāo)DIN EN1712按檢驗(yàn)的完善程度（覆蓋范圍）檢驗(yàn)等級(jí)（與DIN EN1714相關(guān)）分ABCD四級(jí)（D級(jí)為特殊應(yīng)用，此處從略），對(duì)板、管對(duì)接接頭的各級(jí)要求見圖1和表2。

對(duì)比可知：DIN EN1712檢驗(yàn)等級(jí)以表格形式列出，針對(duì)不同的母材厚度、探頭角度（數(shù)）、檢測(cè)位置、掃差方向等有詳細(xì)規(guī)定，更清晰和具操作性。

表1 焊縫UT檢驗(yàn)的國(guó)標(biāo)與德標(biāo)對(duì)比

圖1 DIN EN1712標(biāo)準(zhǔn)的板、管對(duì)接接頭

3.4 靈敏度校準(zhǔn)方法基本相同

靈敏度是指在規(guī)定的聲程范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)規(guī)定大小缺陷的能力。靈敏度太高或太低都不好，太高雜波多，判傷困難，太低會(huì)引起漏檢。GB11345靈敏度校準(zhǔn)方法1和DIN EN1712方法1（見表1）都是用相同直徑?3mm橫孔作為標(biāo)準(zhǔn)試塊反射體（人工反射體）制作DAC曲線法。如前述GB11345靈敏度是由3條距離波幅曲線判廢線、定量線和評(píng)定線組成，分為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)設(shè)定驗(yàn)收等級(jí)（圖1）。DIN1712是將DAC曲線設(shè)定為參考等級(jí)，再根據(jù)所測(cè)缺陷指示長(zhǎng)度和母材厚度確定評(píng)定等級(jí)、記錄等級(jí)（驗(yàn)收等級(jí)2，3）。GB11345和DIN EN1712靈敏度校準(zhǔn)方法2都是距離增益尺寸法（DGS），應(yīng)用較少，分析從略。DIN EN1712靈敏度校準(zhǔn)方法3和方法1一樣制作DAC曲線，只是用的標(biāo)準(zhǔn)試塊反射體不是?3mm橫孔，而是1mm深的矩形刻槽模擬缺陷。

由于GB11345和DIN1 EN712（方法1）都是用?3mm橫孔制作DAC曲線確定靈敏度，分析比較缺陷回波高度時(shí)具有一定的可比性。對(duì)于直波探頭檢測(cè)，GB11345單獨(dú)規(guī)定了檢驗(yàn)等級(jí)評(píng)定，即按平底孔直徑大小和檢驗(yàn)等級(jí)ABC分級(jí)評(píng)定，見表4。而DIN1 EN712沒有單獨(dú)規(guī)定采用直波探頭的評(píng)定等級(jí)。

表2 DIN EN1712標(biāo)準(zhǔn)的板、管對(duì)接接頭

表3 GB11345距離—波幅曲線的靈敏度

表4 GB11345缺陷等級(jí)分類

3.5 質(zhì)量評(píng)級(jí)不同

如前述，GB11345質(zhì)量評(píng)級(jí)是按預(yù)設(shè)的判費(fèi)線、定量線和評(píng)定線三條波幅曲線，分出Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)后（圖2和表3），按檢驗(yàn)等級(jí)（ABC）和母材厚度不同，根據(jù)所測(cè)最大缺陷回波高度位于不同的區(qū)域來確定質(zhì)量等級(jí)，具體是：

（1）對(duì)于回波高度在Ⅱ區(qū)的缺陷，根據(jù)缺陷指示長(zhǎng)度予以評(píng)級(jí)（類似DIN EN1712），按檢驗(yàn)等級(jí)ABC和不同板厚分為Ⅰ～Ⅳ級(jí)，見表4。

（2）最大缺陷回波不超過評(píng)定線的缺陷，均評(píng)為Ⅰ級(jí)。

（3）超過評(píng)定線的缺陷，若存在裂紋，無論其波幅多高和尺寸如何，均評(píng)為Ⅳ級(jí)。若缺陷回波高度位于Ⅰ區(qū)（超過評(píng)定線）的非裂紋缺陷，也評(píng)為Ⅰ級(jí)。

（4）缺陷回波高度落在Ⅲ區(qū)的缺陷，無論其指示長(zhǎng)度如何，均評(píng)為Ⅳ級(jí)。

DIN EN1712質(zhì)量評(píng)級(jí)是：按DAC曲線設(shè)定為參考等級(jí)，再根據(jù)參考等級(jí)減去規(guī)定波幅確定評(píng)定等級(jí)和記錄等級(jí)（驗(yàn)收等級(jí)2和3），表6為質(zhì)量評(píng)級(jí)的劃分，圖3為各等級(jí)的距離—波幅曲線示意圖（不考慮母材厚度和缺陷指示長(zhǎng)度因素時(shí)）。

實(shí)際上，考慮缺陷指示長(zhǎng)度l和母材厚度t，驗(yàn)收等級(jí)按表7分級(jí)（圖4、圖5）。

3.6 缺陷指示長(zhǎng)度的測(cè)量方法

檢測(cè)焊縫缺陷大小，除了定量缺陷回波高度當(dāng)量值外，還用測(cè)長(zhǎng)法確定缺陷指示長(zhǎng)度（當(dāng)缺陷尺寸大于聲速截面時(shí)）。測(cè)長(zhǎng)法主要包括相對(duì)靈敏度測(cè)長(zhǎng)法（降低6dB法）、端點(diǎn)峰值測(cè)長(zhǎng)法和絕對(duì)靈敏度測(cè)長(zhǎng)法。見圖6、圖7和圖8。

GB11345和DIN EN1712都采用前兩種測(cè)長(zhǎng)法。

4 結(jié)論

（1）國(guó)標(biāo)GB11345更重視裂紋缺陷（最常見的平面缺陷）。只要探傷發(fā)現(xiàn)裂紋，無論其波幅高度和缺陷長(zhǎng)度尺寸如何，均判為Ⅳ級(jí)。而DIN EN1712不同，例如：測(cè)量缺陷波幅高度 在 DAC-6dB 以 下 ，t=20mm,，l=25mm，符合 l＞t和 15mm≤t＜100mm條件，按DIN EN1712可判為驗(yàn)收等級(jí)2，明顯比國(guó)標(biāo)要求松。因此，執(zhí)行德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不能忽略對(duì)裂紋缺陷的規(guī)定。

表5 GB11345直探頭檢驗(yàn)等級(jí)評(píng)定

表6 DIN EN1712質(zhì)量評(píng)級(jí)的劃分

表7 DIN EN1712驗(yàn)收等級(jí)（考慮缺陷指示長(zhǎng)度和母材厚度）

（2）雖然國(guó)標(biāo)GB11345檢驗(yàn)等級(jí)也分ABC，但DIN EN1712以表格形式描述檢驗(yàn)等級(jí)ABC的要求更具操作性，實(shí)際檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)多參考DIN EN1712相關(guān)表格。

（3）從某種意義上說，國(guó)標(biāo)GB11345質(zhì)量分級(jí)對(duì)控制缺陷要求更細(xì)致、更嚴(yán)格，如DIN EN1712對(duì)評(píng)定等級(jí)DAC-10dB以下的缺陷回波不必定性，而國(guó)標(biāo)GB11345在DAC-10dB（按檢驗(yàn)等級(jí)AB）以下至DAC-16dB之間（Ⅰ區(qū)）仍要定性，無裂紋評(píng)為Ⅰ級(jí)，若有裂紋則評(píng)為Ⅳ級(jí)。

（4）由于質(zhì)量分級(jí)不同，即國(guó)標(biāo)GB11345分Ⅰ～Ⅳ級(jí)，DIN EN1712分2級(jí)、3級(jí)，沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系。但執(zhí)行DIN EN1712驗(yàn)收等級(jí)時(shí)，應(yīng)參考GB11345等級(jí)，不能比國(guó)標(biāo)等級(jí)過低。如以回轉(zhuǎn)窯筒體對(duì)接焊縫為例，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)規(guī)定探傷質(zhì)量應(yīng)達(dá)到ⅡB（最低要求），如果執(zhí)行DIN EN17123級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于有一部分缺陷應(yīng)予以重視。假設(shè)測(cè)量窯筒體板厚t=60mm的對(duì)接焊縫，缺陷回波為DAC-7dB，缺陷指示長(zhǎng)度l=55mm，此時(shí)按GB11345缺陷回波高度落在Ⅱ區(qū)，按表4缺陷長(zhǎng)度l超過了ⅡB允許范圍12～50mm，不合格。按DIN EN1712，缺陷長(zhǎng)度 0.5t＜l≤t且滿足15mm≤t≤100mm，符合驗(yàn)收等級(jí)3，為合格。

[1]GB/T11345-1989.鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)[S].

[2]DIN EN 1712-2002.焊縫接頭超聲檢測(cè)驗(yàn)收等級(jí)[S].

[3]ASTM E,164-2003.焊接件超聲波接觸法檢測(cè)技術(shù)規(guī)程[S].

[4]上海斯耐特?zé)o損檢測(cè)技術(shù)培訓(xùn)中心.超聲檢測(cè)技術(shù)[G].2007.■